WO2010030142A2 - Position recognition method for a mobile robot device - Google Patents

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WO2010030142A2
WO2010030142A2 PCT/KR2009/005174 KR2009005174W WO2010030142A2 WO 2010030142 A2 WO2010030142 A2 WO 2010030142A2 KR 2009005174 W KR2009005174 W KR 2009005174W WO 2010030142 A2 WO2010030142 A2 WO 2010030142A2
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rfid
mobile robot
transmission power
rfid tags
robot device
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PCT/KR2009/005174
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김상우
박영수
이제원
박지훈
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동명대학교 산학협력단
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0259—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using magnetic or electromagnetic means
    • G05D1/0261—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using magnetic or electromagnetic means using magnetic plots

Definitions

  • the present invention relates to a method for recognizing a location of a mobile robot device using RFID and a mobile robot device using the method. More particularly, the present invention relates to a mobile robot that adjusts the strength of a transmission power for transmitting an RFID signal according to an interval between RFID tags. The present invention relates to a location recognition method of a device.
  • robots have been mainly used to handle tasks in limited workspaces, but in recent years, the role of mobile robots is increasing in all areas of society, including security. In order to centrally control a mobile robot such as a security robot patrolling a protected area, it is very important to accurately recognize the location of the robot.
  • odometry In order to recognize the position of the mobile robot, odometry, INS, ultrasonic sensor, LRF, GPS, RF technology, etc. have been developed and applied.
  • dead recking using odometry, INS, etc. mainly estimates the position based on the amount of rotation of the robot's wheels.
  • This method has the advantage of being simple, inexpensive, and easy to calculate the position in real time, but there is a disadvantage that the error always becomes relatively large and accumulates due to the slip of the floor or the error of the sensor.
  • the location recognition method using the ultrasonic sensor has the advantages of low cost and convenient control, but it is inaccurate because it recognizes various paths and does not recognize the robot in a specific surface state.
  • an aspect of the present invention is to provide a method for recognizing a location of a mobile robot device using RFID and a mobile robot device using the method that can accurately recognize the location of the mobile robot.
  • the RFID signal to the plurality of RFID tags Transmitting, receiving identification information and location information from the plurality of RFID tags, adjusting the intensity of transmission power for transmitting the RFID signal in response to the received location information of the plurality of RFID tags, and Estimating a current position of the mobile robot device based on the received position information of the plurality of RFID tags and the adjusted transmit power strength.
  • the adjusting of the intensity of the transmission power may transmit the RFID signal while converting the intensity of the transmission power when the interval between the plurality of RFIDs acquired from the position information of the plurality of RFID tags is more than a predetermined distance.
  • Estimating the current position of the mobile robot device can be estimated through the following equation.
  • x estimate is the estimated position of the mobile robot
  • M is the number of levels of transmit power
  • j is the corresponding level of transmit power
  • K j is the number of RFID tags recognized when the level of transmit power is j
  • a j is a weight of the transmission power level
  • b ij is a weight for the RFID tag i when the transmission power level is j.
  • a mobile robot device moving a floor that is attached to a plurality of RFID tags spaced apart at regular intervals, RFID reader for generating an RFID signal, generating a power for transmitting the RFID signal
  • a transmission power generation unit for transmitting the RFID signal to the plurality of RFID tags, receiving identification information and location information from the plurality of RFID tags, and the location information of the plurality of received RFID tags.
  • a control unit for adjusting the intensity of the transmission power for transmitting the RFID signal, wherein the control unit estimates the current position of the mobile robot device through the received position information of the plurality of RFID tags and the adjusted intensity of the adjusted transmission power.
  • the mobile robot apparatus may further include a robot operation unit which moves to a predetermined path under the control of the controller.
  • the position of the mobile robot can be recognized more accurately by dividing and changing the intensity of the transmission power of the RFID reader into several levels.
  • the position of the mobile robot can be accurately recognized, even if a small number of RFID tags are installed, it is possible to accurately recognize the position of the mobile robot. Therefore, the installation cost of the RFID tag can be reduced, which is economically very efficient.
  • FIG. 1 is a block diagram of a position recognition system of a mobile robot using RFID according to the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart sequentially illustrating an operation process of a method for recognizing a location of a mobile robot using RFID according to the present invention.
  • 3 is a view for explaining a method of estimating the position of a general RFID reader.
  • 4 is a view for explaining the recognition range of the RFID reader.
  • 5 is an experimental result graph showing the RFID tag device recognition probability according to the transmission power.
  • FIG. 6 is a view for explaining a method of estimating the position of the RFID reader according to the adjustment of the transmission power of the RFID reader according to the embodiment of the present invention.
  • the RFID system includes an RFID tag device consisting of a transponder chip and an antenna having unique information therein and an RFID reader having a constant frequency. It consists of a leader.
  • the RFID reader transmits a predetermined frequency signal through the antenna, and the RFID tag device located near the RFID reader controls the operation of the RFID reader by retransmitting the received signal as a reflected wave.
  • an AC magnetic field is generated between the RFID tag device and two coils included in the RFID reader, and power is supplied to the RFID tag device based on the principle that an inductive current flows through the generated AC magnetic field. do. Therefore, the RFID system is utilized at a short distance of 1 m or less using a low frequency of 13.56 MHz or less as the distance between coils is less than 0.1 lambda.
  • the position recognition system of a mobile robot using RFID according to the present invention includes an RFID tag device 100 and a mobile robot device 200.
  • the RFID tag device 100 is attached to the floor at regular intervals, and each RFID tag device 100 stores identification information and location information.
  • the RFID tag device 100 receives an ID code, receives a frequency, modulates a frequency, and receives a frequency to perform functions such as frequency retransmission and DC voltage generation in the form of a reflected wave.
  • the mobile robot device 200 receives the location information and the identification information of the RFID tag device 100 to determine the current location, moves to a preset path, and performs a command operation.
  • the RFID tag device 100 includes an RFID tag information storage unit 110, a frequency modulation controller 120, and a transmission / reception antenna 130.
  • the RFID tag information storage unit 110 stores identification information and location information.
  • a method of storing the identification information and the location information stored in the RFID tag information storage unit 110 may be implemented as a ROM, and write once read many types, EPROMs that can be read and written once using a PROM. It can also be implemented as a read / write type that can be read and written multiple times.
  • the frequency modulation control unit 120 receives a frequency of a predetermined band, and performs the function of transmitting the identification information and location information stored in the RFID tag information storage unit 110 included in the retransmission frequency of the predetermined band.
  • the frequency modulation controller 120 may use a phase shift keying (PSK), a sequence shift keying (FSK), and an amplitude shift keying (ASK) modulation method having characteristics of high efficiency and large modulation signal power.
  • PSK phase shift keying
  • FSK sequence shift keying
  • ASK amplitude shift keying
  • the transmission / reception antenna 130 receives an RFID signal transmitted from the mobile robot device 200 and transmits a modulated signal from the frequency modulation control unit 120.
  • the mobile robot device 200 includes an RFID reader 210, a controller 220, a transmission power generator 230, a memory unit 240, a robot operation unit 250, and a transmission / reception antenna 260.
  • the RFID reader 210 generates an RFID signal of a predetermined band, and demodulates a signal received from the RFID tag device 100 to obtain location information and identification information including signal strength, arrival time, and reception direction.
  • the control unit 220 adjusts the intensity of the transmission power generated from the transmission power generation unit 230 according to the interval between the RFID calculated from the position information of the RFID tag device 100.
  • the current position of the mobile robot apparatus 200 is estimated based on the received position information of the RFID tag apparatus 100 and the adjusted transmit power strength.
  • the controller 22 determines the position of the surrounding object, and generates a movement control signal for the mobile robot to autonomously travel.
  • the transmission power generation unit 230 generates transmission power for transmitting the RFID signal, and the intensity of the transmitted power is controlled by the controller 220.
  • the memory unit 240 stores the landmark, and stores the frequency information detected by the RFID tag device 100, the current position of the mobile robot device 100, and an additional autonomous movement path of the mobile robot device 100.
  • the robot operation unit 250 moves the mobile robot apparatus 200 along the movement path in response to the movement control signal.
  • the transmission / reception antenna 260 transmits an RFID signal to the RFID tag device 100 and receives a signal of a predetermined frequency band from the RFID tag device 100.
  • FIG. 2 is a flowchart sequentially illustrating an operation process of a method for recognizing a location of a mobile robot using RFID according to the present invention.
  • the mobile robot device 200 assumes that a plurality of RFID tag devices 100 are moving on a floor installed in a grid at a predetermined distance. It is assumed that the plurality of RFID tag devices 100 includes a first RFID tag device 100a and a second RFID tag device 100b installed adjacent to each other.
  • the mobile robot device 200 transmits an RFID signal having a predetermined frequency to the first RFID tag device 100a and the second RFID tag device 100b through the RFID reader 210 (S210).
  • S210 the RFID reader 210
  • FIG. 2 for convenience of description, it is assumed that the mobile robot device 200 transmits an RFID signal to the first RFID tag device 100a and the second RFID tag device 100b.
  • the mobile robot device 200 receives a signal of a predetermined frequency including identification information and location information from the first and second RFID tag devices 100a and 100b through the transmission and reception antenna 260 (S220).
  • the mobile robot device 200 detects the first RFID tag device 100a and the second RFID tag device 100b by using the identification information and the location information (S230).
  • the controller 220 calculates an interval between the first RFID tag device 100a and the second RFID tag device 100b from the position information of the first and second RFID tag devices 100a and 100b and calculates the interval.
  • the transmission power generator 230 By controlling the transmission power generator 230 according to the interval, the intensity of the transmitted power is adjusted (S240).
  • the controller 220 When the first RFID tag device 100a and the second RFID tag device 100b are detected, the controller 220 considers the location information and the strength of the transmission power of the first and second RFID tag devices 100a and 100b.
  • the current position of the mobile robot device 100 is estimated (S250).
  • the controller 220 estimates the current position of the mobile robot apparatus 100 using Equation 2 to be described later.
  • the controller 220 controls the robot operating unit 250 to move to a preset path using the calculated current position and the landmark stored in the robot memory 240 (S260).
  • each RFID tag device 100 has a unique identifier ID corresponding to the identification information.
  • FIG 3 is a view for explaining a method of estimating the position of a general RFID reader
  • Figure 4 is a view for explaining the recognition range of the RFID reader.
  • T ID indicates an RFID tag device 100 having an identifier ID
  • x ID and y ID indicate a position of the RFID tag device 100 T ID in two-dimensional coordinates.
  • the plurality of RFID tag devices 100 are installed in a grid at regular intervals.
  • N represents the number of RFID tag devices 100
  • R (x R , y R , r) represents an RFID reader 210 having a coordinate position of (x R , y R ) and a recognition range of r.
  • d is the distance between the device (100)
  • ID L is the distance between R (x R, y R, r) of the RFID reader 210 and the RFID tag device (100) T ID.
  • the recognition range r of the RFID reader 210 may be obtained by experiment as shown in FIG. 4.
  • a point at which the recognition probability of the RFID tag device 100 becomes 50% is set to the recognition range r of the RFID reader 210, which may be changed according to the setting.
  • the most common and simple method for estimating the position (x estimate ) of the RFID reader 210 is to average the position of the detected RFID tag device 100 as shown in Equation 1 below. It is a method of making an average by paying or applying weights.
  • K is the number of detected RFID tag devices 100 and b i is a weight factor for RFID tag device i. All b i may be the same and may follow a Gaussian function according to the distance from the RFID reader 210. That is, the more the RFID reader 210 is distant RFID tag device 100, the distance from the more weight b i value is lower and the distance that the RFID tag device 100 close to the weight b i value may be large.
  • x i is the x and y position vectors of the RFID tag device 100 based on the RFID reader 210 and can be expressed as follows.
  • the position (x estimate ) of the RFID reader 210 may be estimated using a median value between the maximum and minimum values of the x coordinate and the y coordinate.
  • the method of estimating the position of the general RFID reader 210 described with reference to FIG. 3 and Equation 1 does not consider a change in the transmission power generated by the transmission power generator 230, but uses FIGS. 5 to 6 below.
  • the method of estimating the position of the RFID reader 210 by adjusting the transmission power generated by the transmission power generation unit 230 will be described.
  • 5 is an experimental result graph showing the RFID tag device recognition probability according to the transmission power.
  • the recognition probability of the RFID tag apparatus 100 is changed according to the distance between the RFID tag apparatus 100 and the RFID reader 210. That is, as the distance between the RFID tag device 100 and the RFID reader 210 increases, the recognition probability of the RFID tag device 100 decreases.
  • the distance between the RFID tag device 100 and the RFID reader 210 and the recognition probability of the RFID tag device are not inversely accurate. That is, when the distance between the RFID tag device 100 and the RFID reader 210 is within a certain range, the recognition probability of the RFID tag device 100 has a value close to 1, but when the predetermined distance exceeds the RFID tag device 100. The probability of recognition decreases drastically.
  • the recognition range of the RFID tag apparatus 100 is different according to the strength of the transmission power generated by the transmission power generation unit 230. That is, when the intensity of the transmission power is 20 dBm, the recognition probability of the RFID tag device 100 is reduced by 50% at the point where the distance between the RFID tag device 100 and the RFID reader 210 is about 3.3 cm. On the other hand, when the intensity of the transmission power is 22dBm, the recognition probability of the RFID tag device 100 is reduced by 50% at the point where the distance between the RFID tag device 100 and the RFID reader 210 is about 5.4 cm. Accordingly, when the intensity of the transmission power is 20 dBm, the recognition range of the RFID reader 210 may be about 3.3 cm. When the intensity of the transmission power is 22 dBm, the recognition range of the RFID reader 210 is about 5.4 cm. can see.
  • the strength of the transmission power generated by the transmission power generator 230 and the recognition probability of the RFID tag device 100 are not completely proportional.
  • the recognition range of the RFID tag device 100 is about 7.3 cm, whereas when the intensity of the transmission power is 21 dBm, the recognition range of the RFID tag device 100 is about 4.4 cm. . Therefore, even if the strength of the transmission power is large, the recognition range of the RFID tag device 100 is not necessarily wide.
  • the method of adjusting the intensity of the transmission power in estimating the position of the RFID reader 210 is intended.
  • FIG. 6 is a view for explaining a method of estimating the position of the RFID reader according to the adjustment of the transmission power of the RFID reader according to the embodiment of the present invention.
  • r 1 represents a minimum recognition range of the RFID reader 210
  • r 2 and r 3 represent a recognition range larger than r 1
  • the strengths of the transmit power generated by the RFID reader 210 are changed to three levels of r 1 , r 2 , and r 3 every 20 ms so that the recognition ranges are r 1 , r 2 , and r 3 . Therefore, the transmission power generated by the RFID reader 210 is alternately changed in the order of r 1 , r 2 , and r 3 every 20 ms.
  • the recognition range of the RFID reader 210 is not exactly proportional to the strength of the transmission power, the strength of the transmission power is not small even if the j value of r j is small.
  • the recognition range is different, the number of the RFID tag device 100 to be recognized is different.
  • the position of the RFID reader 210 in consideration of the adjustment of the transmission power strength may be estimated as in Equation 2 below.
  • Equation 2 is an extension of Equation 1, and considers not only the position of the RFID tag device 100 but also the level of transmission power.
  • M is the number of levels of transmission power
  • j is the corresponding level of transmission power
  • K j is the number of RFID tag devices 100 recognized when the level of transmission power is j.
  • a j is a weight of the transmission power level and may be determined by referring to the result illustrated in FIG. 5. That is, a j is a factor reflecting the experimental results of the recognition range according to the strength of the transmission power, and the weight a j value may be set to be smaller as the transmission power level having a larger recognition range.
  • b ij is a weight for the RFID tag device i when the transmit power level is j.
  • Equation 3 a j and b ij in Equation 2 may be expressed as Equation 3 below.
  • the estimated position of the RFID tag device 100 may be represented as a random variable on a uniform distribution.
  • the error between the position vector x ij of the RFID tag device 100 obtained through Equation 3 and the position vector x R of the RFID tag device 100 obtained by the experiment is And evenly distributed random variables It can be represented as. Description of the position vector x R of the RFID tag device 100 obtained by the experiment will be described later with reference to Table 1.
  • the recognition range is r j Means error variance. Assuming that the values are independent of each other, the error variance of the estimated position (x estimate ) of the RFID reader 210 may be expressed as Equation 4 below.
  • Equation 4 May be calculated as shown in Equation 5.
  • Equation 5 Substituting Equation 5 into Equation 4 may be arranged as in Equation 6 below.
  • Equation 6 the larger the number M of transmit powers and the narrower the recognition range r j , the smaller the error dispersion of the estimated position of the RFID reader 210 can be.
  • Equation 6 may be transformed into Equation 7 as follows.
  • At least one RFID tag device 100 is included in the recognition range of the RFID reader 210.
  • Equation 7 the smaller the distance d between the RFID tag devices 100, the larger the number M of transmit powers is, the more accurate the position estimation of the RFID reader 210 is.
  • the error variance of the estimated position of the RFID reader 210 is compared with respect to the experiment group for adjusting the transmission power level and the control group for not controlling the transmission power level through the experiment.
  • the distance d between the RFID tag devices 100 is set to increase from 0.1 to 1.0 at a rate of 0.1. Therefore, in the experimental group, when d is 0.2 or less, the transmit power is adjusted to be r 1 , when d is 0.2 or more and 0.5 or less, the transmit power is adjusted to be r 2 , and when d is 0.5 or more, Adjust the transmit power so that is r 3 .
  • the transmission power level of the RFID reader 210 is set to 1.0 regardless of d.
  • the distance d between the RFID tag devices 100 does not apply a separate length unit, and the distance d is not an absolute value but a relative value indicating a relative ratio for convenience of experiment.
  • Table 1 shows the results of the error variance experiment of the estimated position of the RFID reader 210 for the experimental group and the control group as d increases.
  • the experimental group has an average error variance of about 0.127, while the control group has an average error variance of 0.260, indicating that the error is greater than that of the experimental group.
  • the distance d between the RFID tag devices 100 is greater than a predetermined distance, it is efficient to divide the intensity of the transmission power of the RFID reader 210 into various levels.
  • the distance d between the RFID tag devices 100 is larger and more economical.
  • the recognition probability of the RFID tag device 100 decreases as d increases, accurate recognition of the position of the RFID reader 210 becomes difficult. Therefore, according to an exemplary embodiment of the present invention, the accuracy of the position recognition of the RFID reader 210 may be increased by dividing and changing the strength of the transmission power of the RFID reader 210 into various levels.

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Abstract

The present invention relates to a position recognition method for a mobile robot using radio frequency identification (RFID), and to a mobile robot using the method. More specifically, the present invention relates to a position recognition method for a mobile robot which moves over the floor to which a plurality of RFID tags are attached at predetermined intervals, the method comprising the steps of: emitting an RFID signal to the plurality of RFID tags; receiving identification data and position data from the plurality of RFID tags; adjusting the strength of the transmission power with which the RFID signal is emitted, corresponding to the received position data of the plurality of RFID tags; and deducing the current position of the mobile robot by the received position data of the plurality of RFID tags and the strength of the adjusted transmission power. The present invention enables more accurate recognition of the position of the mobile robot by dividing the strength of the transmission power of an RFID reader into a plurality of levels, and altering the transmission power between these levels. In particular, the present invention enables accurate recognition of the position of the mobile robot even when the distance between the RFID tags is large, and consequently even when a small number of RFID tags are installed. Thus, the present invention is also highly advantageous economically in that it can reduce the cost of installing the RFID tags.

Description

이동 로봇 장치의 위치 인식 방법Location Recognition Method of Mobile Robot Device
본 발명은 RFID를 이용한 이동 로봇 장치의 위치 인식 방법 및 그 방법을 이용하는 이동 로봇 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 RFID 태그 사이의 간격에 따라 RFID 신호를 송출하는 송신전력의 세기를 조절하는 이동 로봇 장치의 위치 인식 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for recognizing a location of a mobile robot device using RFID and a mobile robot device using the method. More particularly, the present invention relates to a mobile robot that adjusts the strength of a transmission power for transmitting an RFID signal according to an interval between RFID tags. The present invention relates to a location recognition method of a device.
가까운 미래에는 유비쿼터스 컴퓨팅과 유비쿼터스 네트워크를 통해 새롭고 다양한 서비스가 창출될 것이다. 특히 언제 어디서나 사람과 사물이 같은 객체의 위치를 인식하고 이를 기반으로 유용한 서비스를 제공하는 환경에서 로봇의 위치를 인식하는 것은 기본적이며 중요한 기술중의 하나이다. In the near future, new and diverse services will be created through ubiquitous computing and ubiquitous networks. Especially, in the environment where people and things recognize the location of the same object and provide useful services based on it, it is one of the basic and important technologies.
이전에 로봇은 제한된 작업 공간에서 업무를 처리하는데 주로 사용되어 왔으나 최근 들어, 보안 분야를 포함해 사회 전 분야에서 이동 로봇의 역할이 점차 증대되고 있다. 보호 구역을 순찰하는 보안 로봇 등과 같이 이동성을 가지는 로봇을 중앙에서 제어하기 위해서는 해당 로봇의 위치를 정확하게 인식하는 것이 매우 중요하다. In the past, robots have been mainly used to handle tasks in limited workspaces, but in recent years, the role of mobile robots is increasing in all areas of society, including security. In order to centrally control a mobile robot such as a security robot patrolling a protected area, it is very important to accurately recognize the location of the robot.
이동 로봇 위치를 인식하는 방법에는 odometry, INS, 초음파 센서, LRF, GPS, RF 기술 등이 개발되어 적용되고 있다. 그러나 odometry, INS 등을 이용한 추측항법(dead recking)은 주로 로봇의 바퀴의 회전 량을 통해 위치를 추정한다. 이 방법은 간단하고 저가이며 실시간으로 위치를 계산하기 쉽다는 장점이 있으나 바닥의 상태에 따른 미끌림이나 센서의 에러로 인하여 항상 오차가 상대적으로 커지며 축적되는 단점이 있다. 또한 초음파 센서를 통한 위치 인식 방법은 가격이 저렴하고 제어가 편리한 장점이 있으나 다양한 경로를 인식하게 되어 정확성이 떨어지고 특정한 표면 상태에서는 로봇을 인식하지 못한다. In order to recognize the position of the mobile robot, odometry, INS, ultrasonic sensor, LRF, GPS, RF technology, etc. have been developed and applied. However, dead recking using odometry, INS, etc. mainly estimates the position based on the amount of rotation of the robot's wheels. This method has the advantage of being simple, inexpensive, and easy to calculate the position in real time, but there is a disadvantage that the error always becomes relatively large and accumulates due to the slip of the floor or the error of the sensor. In addition, the location recognition method using the ultrasonic sensor has the advantages of low cost and convenient control, but it is inaccurate because it recognizes various paths and does not recognize the robot in a specific surface state.
그리고, 초음파 센서나 LRF를 이용하는 경우에는 위치 인식 과정을 위하여 컴퓨터로 맵 매핑하는 과정이 선결되어야 하고 특히 초음파 센서를 이용하는 경우에는 제어가 어렵고 다양한 경로를 인식하게 되는 문제점이 있다. 또한 GPS는 오로지 실외 환경에서만 사용될 수 있고 모바일 로봇에 적용하기에는 그 위치 오차가 너무 크다는 단점이 있다. In the case of using an ultrasonic sensor or an LRF, a process of mapping a map to a computer must be pre-determined for a location recognition process. In particular, in the case of using an ultrasonic sensor, it is difficult to control and recognize various paths. In addition, GPS can be used only in outdoor environments and its position error is too large for mobile robots.
최근에는 이동 로봇의 위치 인식을 위하여 RFID 기술이 적용되고 있으나, 인식 범위가 짧다는 문제점이 있다. 실내에서의 이동 로봇의 위치 인식 시스템에 있어서, 로봇의 이동 범위의 확장과 설치 비용에 관심이 모아지고 있다. RFID 태그(Tag)가 바닥에 충분히 설치되어 있는 경우에는 이동 로봇의 위치 추정이 수월해지지만 RFID 태그의 설치 비용이 증가할 수 있다는 문제점이 있다. 따라서, 최소한의 RFID 태그를 이용하여 정확하게 이동 로봇의 위치를 인식하는 기술은 매우 중요하다 할 것이다. Recently, RFID technology has been applied for location recognition of a mobile robot, but there is a problem in that the recognition range is short. In the position recognition system of a mobile robot indoors, attention has been paid to the expansion of the robot's movement range and the installation cost. If the RFID tag is sufficiently installed on the floor, it is easy to estimate the location of the mobile robot, but there is a problem that the installation cost of the RFID tag may increase. Therefore, the technique of accurately recognizing the position of the mobile robot using the minimum RFID tag will be very important.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이동 로봇의 위치를 정확하게 인식할 수 있는 RFID를 이용한 이동 로봇 장치의 위치 인식 방법 및 그 방법을 이용하는 이동 로봇 장치를 제공하는 것이다. Accordingly, an aspect of the present invention is to provide a method for recognizing a location of a mobile robot device using RFID and a mobile robot device using the method that can accurately recognize the location of the mobile robot.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 RFID 태그가 일정 간격으로 이격되어 부착되어 있는 바닥을 이동하는 이동 로봇 장치의 위치 인식 방법에 있어서, 상기 복수의 RFID 태그로 RFID 신호를 송출하는 단계, 상기 복수의 RFID 태그로부터 식별 정보와 위치 정보를 수신하는 단계, 상기 수신된 복수의 RFID 태그의 위치 정보에 대응하여 상기 RFID 신호를 송출시키는 송신전력의 세기를 조절하는 단계, 그리고 상기 수신된 복수의 RFID 태그의 위치 정보와 상기 조절된 송신전력의 세기를 통하여 상기 이동 로봇 장치의 현재 위치를 추정하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem, in the position recognition method of the mobile robot device for moving the floor is a plurality of RFID tags are attached spaced at regular intervals, the RFID signal to the plurality of RFID tags Transmitting, receiving identification information and location information from the plurality of RFID tags, adjusting the intensity of transmission power for transmitting the RFID signal in response to the received location information of the plurality of RFID tags, and Estimating a current position of the mobile robot device based on the received position information of the plurality of RFID tags and the adjusted transmit power strength.
송신전력의 세기를 조절하는 단계는, 상기 복수의 RFID 태그의 위치 정보로부터 획득한 상기 복수의 RFID 사이의 간격이 일정 거리 이상이면 상기 송신전력의 세기를 변환시키면서 상기 RFID 신호를 송출할 수 있다.The adjusting of the intensity of the transmission power may transmit the RFID signal while converting the intensity of the transmission power when the interval between the plurality of RFIDs acquired from the position information of the plurality of RFID tags is more than a predetermined distance.
상기 복수의 RFID 태그 사이의 간격에 대응하여, 상기 송출전력의 세기를 서로 다른 복수의 레벨로 교대로 변환시킬 수 있다.Corresponding to the interval between the plurality of RFID tags, it is possible to alternately convert the intensity of the transmission power to a plurality of different levels.
상기 이동 로봇 장치의 현재 위치를 추정하는 단계는 다음의 수학식을 통하여 추정될 수 있다. Estimating the current position of the mobile robot device can be estimated through the following equation.
Figure PCTKR2009005174-appb-I000001
Figure PCTKR2009005174-appb-I000001
xestimate는 추정된 이동 로봇의 위치이며, M은 송신전력의 레벨 개수이고, j는 송신전력의 해당 레벨이며, Kj는 송신전력의 레벨이 j일 경우의 인식되는 RFID 태그의 개수이고, aj는 송신전력 레벨의 가중치이며, bij는 송신전력 레벨이 j일 경우 RFID 태그 i에 대한 가중치이다. x estimate is the estimated position of the mobile robot, M is the number of levels of transmit power, j is the corresponding level of transmit power, K j is the number of RFID tags recognized when the level of transmit power is j, a j is a weight of the transmission power level, and b ij is a weight for the RFID tag i when the transmission power level is j.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수의 RFID 태그가 일정 간격으로 이격되어 부착되어 있는 바닥을 이동하는 이동 로봇 장치에 있어서, RFID 신호를 발생하는 RFID 리더, 상기 RFID 신호를 송출시키는 전력을 발생하는 송신전력 발생부, 상기 복수의 RFID 태그로 상기 RFID 신호를 송출하고, 상기 복수의 RFID 태그로부터 식별 정보와 위치 정보를 수신하는 송수신안테나, 그리고 상기 수신된 복수의 RFID 태그의 위치 정보에 대응하여 상기 RFID 신호를 송출시키는 송신전력의 세기를 조절하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 수신된 복수의 RFID 태그의 위치 정보와 상기 조절된 송신전력의 세기를 통하여 상기 이동 로봇 장치의 현재 위치를 추정한다. According to another embodiment of the present invention, a mobile robot device moving a floor that is attached to a plurality of RFID tags spaced apart at regular intervals, RFID reader for generating an RFID signal, generating a power for transmitting the RFID signal A transmission power generation unit, a transmission / reception antenna for transmitting the RFID signal to the plurality of RFID tags, receiving identification information and location information from the plurality of RFID tags, and the location information of the plurality of received RFID tags. And a control unit for adjusting the intensity of the transmission power for transmitting the RFID signal, wherein the control unit estimates the current position of the mobile robot device through the received position information of the plurality of RFID tags and the adjusted intensity of the adjusted transmission power. do.
상기 이동 로봇 장치는 상기 제어부의 제어에 의해 기 설정된 경로로 이동하도록 하는 로봇 동작부를 더 포함할 수 있다. The mobile robot apparatus may further include a robot operation unit which moves to a predetermined path under the control of the controller.
이와 같이 본 발명에 의하면, RFID 리더의 송신전력의 세기를 여러 레벨로 나누어 변경시킴으로써 이동 로봇의 위치를 더욱 정확하게 인식할 수 있다. 특히 RFID 태그 사이의 거리가 큰 경우에도 정확하게 이동 로봇의 위치를 인식할 수 있으므로, 적은 개수의 RFID 태그를 설치하더라도 이동 로봇의 위치를 정확하게 인식할 수 있다. 따라서 RFID 태그의 설치 비용을 절감할 수 있어 경제적으로도 매우 효율적이다. As described above, according to the present invention, the position of the mobile robot can be recognized more accurately by dividing and changing the intensity of the transmission power of the RFID reader into several levels. In particular, even when the distance between the RFID tags is large, since the position of the mobile robot can be accurately recognized, even if a small number of RFID tags are installed, it is possible to accurately recognize the position of the mobile robot. Therefore, the installation cost of the RFID tag can be reduced, which is economically very efficient.
도 1은 본 발명에 의한 RFID를 이용한 이동 로봇의 위치 인식 시스템의 구성도이다. 1 is a block diagram of a position recognition system of a mobile robot using RFID according to the present invention.
도 2는 본 발명에 의한 RFID를 이용한 이동 로봇의 위치 인식 방법에 대한 동작 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이다. 2 is a flowchart sequentially illustrating an operation process of a method for recognizing a location of a mobile robot using RFID according to the present invention.
도 3은 일반적인 RFID 리더의 위치를 추정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining a method of estimating the position of a general RFID reader.
도 4는 RFID 리더의 인식 범위를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining the recognition range of the RFID reader.
도 5는 송신전력에 따른 RFID 리더의 RFID 태그 장치 인식 확률을 나타낸 실험 결과 그래프이다. 5 is an experimental result graph showing the RFID tag device recognition probability according to the transmission power.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더의 송신전력의 조절에 따른 RFID 리더의 위치 추정 방법을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining a method of estimating the position of the RFID reader according to the adjustment of the transmission power of the RFID reader according to the embodiment of the present invention.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
본 발명의 실시예를 설명하기에 앞서 RFID 시스템의 원리에 대하여 간략하게 설명하면, RFID 시스템은 고유 정보를 내장한 트랜스폰더 칩과 안테나로 구성된 RFID 태그 장치와 일정한 주파수를 발생하는 판독기를 포함하는 RFID 리더로 구성된다. RFID 리더가 일정 주파수 신호를 안테나를 통해 전송하고, 이때 RFID 리더 근처에 위치하는 RFID 태그 장치는 수신된 신호를 반사파로 재전송하도록 하여 RFID 리더의 동작을 제어한다. 여기서 RFID 태그 장치가 RFID 리더에 접근하면, RFID 태그 장치와 RFID 리더에 포함되어 있는 두 코일 간에 교류 자기장이 생성되며, 생성된 교류 자기장을 통해 유도성 전류가 흐르는 원리로 RFID 태그 장치에 전원이 공급된다. 따라서, 코일 사이의 거리가 0.1λ이내로서, 13.56MHz 이하의 낮은 주파수를 사용하는 1m 이하의 근거리에서 RFID 시스템은 활용되고 있다. Prior to describing the embodiment of the present invention, the principle of the RFID system will be briefly described. The RFID system includes an RFID tag device consisting of a transponder chip and an antenna having unique information therein and an RFID reader having a constant frequency. It consists of a leader. The RFID reader transmits a predetermined frequency signal through the antenna, and the RFID tag device located near the RFID reader controls the operation of the RFID reader by retransmitting the received signal as a reflected wave. When the RFID tag device approaches the RFID reader, an AC magnetic field is generated between the RFID tag device and two coils included in the RFID reader, and power is supplied to the RFID tag device based on the principle that an inductive current flows through the generated AC magnetic field. do. Therefore, the RFID system is utilized at a short distance of 1 m or less using a low frequency of 13.56 MHz or less as the distance between coils is less than 0.1 lambda.
이하에서는 본 발명에 따른 RFID를 이용한 이동로봇의 위치인식 시스템에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, a position recognition system of a mobile robot using RFID according to the present invention will be described in more detail.
도 1은 본 발명에 의한 RFID를 이용한 이동 로봇의 위치 인식 시스템의 구성도이다. 본 발명에 따른 RFID를 이용한 이동로봇의 위치인식 시스템은 RFID 태그 장치(100)와 이동 로봇 장치(200)를 포함한다.1 is a block diagram of a position recognition system of a mobile robot using RFID according to the present invention. The position recognition system of a mobile robot using RFID according to the present invention includes an RFID tag device 100 and a mobile robot device 200.
RFID 태그 장치(100)는 일정한 간격으로 바닥에 부착되어 있으며, 각각의 RFID 태그 장치(100)는 식별 정보와 위치 정보를 저장한다. RFID 태그 장치(100)는 식별 코드의 발생, 주파수 수신, 주파수 변조, 주파수를 수신하여 반사파 형태로 주파수 재송신 및 DC전압 발생 등의 기능을 수행한다. The RFID tag device 100 is attached to the floor at regular intervals, and each RFID tag device 100 stores identification information and location information. The RFID tag device 100 receives an ID code, receives a frequency, modulates a frequency, and receives a frequency to perform functions such as frequency retransmission and DC voltage generation in the form of a reflected wave.
이동 로봇 장치(200)는 RFID 태그 장치(100)의 위치 정보와 식별 정보를 수신하여 현재의 위치를 파악한 후 기 설정된 경로로 이동하고, 명령동작을 수행한다. The mobile robot device 200 receives the location information and the identification information of the RFID tag device 100 to determine the current location, moves to a preset path, and performs a command operation.
더욱 구체적으로, RFID 태그 장치(100)는 RFID 태그 정보 저장부(110), 주파수 변조 제어부(120) 및 송수신 안테나(130)를 포함한다.More specifically, the RFID tag device 100 includes an RFID tag information storage unit 110, a frequency modulation controller 120, and a transmission / reception antenna 130.
먼저 RFID 태그 정보 저장부(110)는 식별 정보와 위치 정보를 저장한다. 본 발명의 실시예에 따르면 RFID 태그 정보 저장부(110)에 저장된 식별 정보와 위치 정보를 저장하는 방식은 ROM으로 구현될 수 있으며, PROM을 이용한 한번 읽고 쓰기가 가능한 write once read many형, EPROM을 이용한 여러 번 읽고 쓰기가 가능한 read/write형으로 구현될 수도 있다.First, the RFID tag information storage unit 110 stores identification information and location information. According to an embodiment of the present invention, a method of storing the identification information and the location information stored in the RFID tag information storage unit 110 may be implemented as a ROM, and write once read many types, EPROMs that can be read and written once using a PROM. It can also be implemented as a read / write type that can be read and written multiple times.
또한 주파수 변조 제어부(120)는 일정 대역의 주파수를 수신하고, RFID 태그 정보 저장부(110)에 저장된 식별 정보와 위치 정보를 일정 대역의 재전송 주파수에 포함시켜서 전송하는 기능을 수행한다. 본 발명의 실시예에서는 주파수 변조 제어부(120)는 고효율과 큰 변조신호파워의 특성을 가진 PSK(Phase Shift Keying), FSK(Fequency Shift Keying), ASK(Amplitude Shift Keying) 변조 방식을 사용할 수 있다.In addition, the frequency modulation control unit 120 receives a frequency of a predetermined band, and performs the function of transmitting the identification information and location information stored in the RFID tag information storage unit 110 included in the retransmission frequency of the predetermined band. In an embodiment of the present invention, the frequency modulation controller 120 may use a phase shift keying (PSK), a sequence shift keying (FSK), and an amplitude shift keying (ASK) modulation method having characteristics of high efficiency and large modulation signal power.
그리고, 송수신안테나(130)는 이동로봇 장치(200)로부터 전송된 RFID 신호를 수신하고, 주파수 변조 제어부(120)에서 변조된 신호를 송출한다.The transmission / reception antenna 130 receives an RFID signal transmitted from the mobile robot device 200 and transmits a modulated signal from the frequency modulation control unit 120.
이동 로봇 장치(200)는 RFID 리더(210), 제어부(220), 송신전력 발생부(230), 메모리부(240), 로봇 동작부(250) 및 송수신 안테나(260)를 포함한다.The mobile robot device 200 includes an RFID reader 210, a controller 220, a transmission power generator 230, a memory unit 240, a robot operation unit 250, and a transmission / reception antenna 260.
먼저 RFID 리더(210)는 일정 대역의 RFID 신호를 발생하고, RFID 태그 장치(100)로부터 수신된 신호를 복조하여 신호의 세기 및 도착시간, 수신방향을 포함하는 위치 정보 및 식별 정보를 획득한다. First, the RFID reader 210 generates an RFID signal of a predetermined band, and demodulates a signal received from the RFID tag device 100 to obtain location information and identification information including signal strength, arrival time, and reception direction.
제어부(220)는 RFID 태그 장치(100)의 위치 정보로부터 연산된 RFID 사이의 간격에 따라 송신전력 발생부(230)로부터 발생되는 송출전력의 세기를 조절한다. The control unit 220 adjusts the intensity of the transmission power generated from the transmission power generation unit 230 according to the interval between the RFID calculated from the position information of the RFID tag device 100.
그리고, 수신된 RFID 태그 장치(100)의 위치 정보와 조절된 송신전력의 세기를 통하여 이동 로봇 장치(200)의 현재 위치를 추정한다. 또한 제어부(22)는 주위 물체에 대한 위치를 판단하고, 이동로봇이 자율 주행하도록 이동 제어 신호를 발생한다.Then, the current position of the mobile robot apparatus 200 is estimated based on the received position information of the RFID tag apparatus 100 and the adjusted transmit power strength. In addition, the controller 22 determines the position of the surrounding object, and generates a movement control signal for the mobile robot to autonomously travel.
송신전력 발생부(230)는 RFID 신호를 송출하기 위한 송신전력을 발생하며, 송출되는 전력의 세기는 제어부(220)에 의해 조절된다. The transmission power generation unit 230 generates transmission power for transmitting the RFID signal, and the intensity of the transmitted power is controlled by the controller 220.
메모리부(240)는 랜드 마크를 저장하고, RFID 태그 장치(100)가 검출된 주파수 정보, 이동 로봇 장치(100)의 현재 위치, 이동 로봇 장치(100)의 추가적인 자율 이동 경로를 저장한다. 그리고 로봇 동작부(250)는 이동 제어 신호에 대응하여 이동 경로를 따라서 이동 로봇 장치(200)를 이동시킨다.The memory unit 240 stores the landmark, and stores the frequency information detected by the RFID tag device 100, the current position of the mobile robot device 100, and an additional autonomous movement path of the mobile robot device 100. The robot operation unit 250 moves the mobile robot apparatus 200 along the movement path in response to the movement control signal.
그리고 송수신 안테나(260)는 RFID 태그 장치(100)에 RFID 신호를 송출하고, RFID 태그 장치(100)로부터 일정 주파수 대역의 신호를 수신한다.The transmission / reception antenna 260 transmits an RFID signal to the RFID tag device 100 and receives a signal of a predetermined frequency band from the RFID tag device 100.
이하 본 발명에 따른 RFID를 이용한 이동 로봇 장치의 위치 인식 시스템을 이용하여 이동 로봇 장치의 위치를 인식하는 방법에 관해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of recognizing a position of a mobile robot device using a position recognition system of a mobile robot device using RFID according to the present invention will be described.
본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 이동로봇의 위치인식 시스템을 이용하여 이동로봇이 자율 주행하는 방법에 관한 전체적인 흐름을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The overall flow of a method for autonomous driving of a mobile robot by using a position recognition system of a mobile robot using RFID according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2.
도 2는 본 발명에 의한 RFID를 이용한 이동 로봇의 위치 인식 방법에 대한 동작 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이다. 2 is a flowchart sequentially illustrating an operation process of a method for recognizing a location of a mobile robot using RFID according to the present invention.
이동 로봇 장치(200)는 복수의 RFID 태그 장치(100)가 일정한 거리로 격자형으로 설치된 바닥을 이동 중이라고 가정한다. 복수의 RFID 태그 장치(100)는 서로 이웃하여 설치된 제1 RFID 태그 장치(100a)와 제2 RFID 태그 장치(100b)를 포함한다고 가정한다, The mobile robot device 200 assumes that a plurality of RFID tag devices 100 are moving on a floor installed in a grid at a predetermined distance. It is assumed that the plurality of RFID tag devices 100 includes a first RFID tag device 100a and a second RFID tag device 100b installed adjacent to each other.
먼저 이동 로봇 장치(200)는 RFID 리더(210)를 통하여 일정 주파수의 RFID 신호를 제1 RFID 태그 장치(100a)와 제2 RFID 태그 장치(100b)로 송출한다(S210). 도 2에서는 설명의 편의상 이동 로봇 장치(200)가 제1 RFID 태그 장치(100a)와 제2 RFID 태그 장치(100b)로 RFID 신호를 송출한 것으로 가정한다. First, the mobile robot device 200 transmits an RFID signal having a predetermined frequency to the first RFID tag device 100a and the second RFID tag device 100b through the RFID reader 210 (S210). In FIG. 2, for convenience of description, it is assumed that the mobile robot device 200 transmits an RFID signal to the first RFID tag device 100a and the second RFID tag device 100b.
이동 로봇 장치(200)는 제1 및 제2 RFID 태그 장치(100a, 100b)로부터 식별 정보와 위치 정보가 포함된 일정 주파수의 신호를 송수신 안테나(260)를 통해 수신한다(S220). The mobile robot device 200 receives a signal of a predetermined frequency including identification information and location information from the first and second RFID tag devices 100a and 100b through the transmission and reception antenna 260 (S220).
이동 로봇 장치(200)는 식별 정보와 위치 정보를 이용하여 제1 RFID 태그 장치(100a)와 제2 RFID 태그 장치(100b)를 검출한다(S230). 그리고, 제어부(220)는 제1 및 제2 RFID 태그 장치(100a, 100b)의 위치 정보로부터 제1 RFID 태그 장치(100a)와 제2 RFID 태그 장치(100b) 사이의 간격을 연산하고, 연산된 간격에 따라 송신전력 발생부(230)를 제어함으로써, 송출되는 전력의 세기를 조절한다(S240). The mobile robot device 200 detects the first RFID tag device 100a and the second RFID tag device 100b by using the identification information and the location information (S230). The controller 220 calculates an interval between the first RFID tag device 100a and the second RFID tag device 100b from the position information of the first and second RFID tag devices 100a and 100b and calculates the interval. By controlling the transmission power generator 230 according to the interval, the intensity of the transmitted power is adjusted (S240).
제1 RFID 태그 장치(100a)와 제2 RFID 태그 장치(100b)가 검출되면, 제어부(220)는 제 1, 제2 RFID 태그 장치(100a, 100b)의 위치 정보 및 송신전력의 세기를 고려하여 이동 로봇 장치(100)의 현재 위치를 추정한다(S250). 여기서, 제어부(220)는 추후에 설명할 수학식 2를 이용하여 이동 로봇 장치(100)의 현재 위치를 추정한다. When the first RFID tag device 100a and the second RFID tag device 100b are detected, the controller 220 considers the location information and the strength of the transmission power of the first and second RFID tag devices 100a and 100b. The current position of the mobile robot device 100 is estimated (S250). Here, the controller 220 estimates the current position of the mobile robot apparatus 100 using Equation 2 to be described later.
제어부(220)는 계산된 현재 위치와 로봇 메모리(240)에 저장된 랜드 마크를 이용하여 기 설정된 경로로 이동하도록 로봇 동작부(250)를 제어한다(S260).The controller 220 controls the robot operating unit 250 to move to a preset path using the calculated current position and the landmark stored in the robot memory 240 (S260).
이하에서는 도 3 내지 도 4를 통하여 일반적인 RFID 리더의 위치를 추정하는 방법을 설명한다. 설명의 편의상, 각각의 RFID 태그 장치(100)는 식별 정보에 해당하는 고유 식별자 ID를 가지고 있다고 가정한다. Hereinafter, a method of estimating the position of a general RFID reader will be described with reference to FIGS. 3 to 4. For convenience of explanation, it is assumed that each RFID tag device 100 has a unique identifier ID corresponding to the identification information.
도 3은 일반적인 RFID 리더의 위치를 추정하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 RFID 리더의 인식 범위를 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining a method of estimating the position of a general RFID reader, Figure 4 is a view for explaining the recognition range of the RFID reader.
도 3에서 TID는 식별자가 ID인 RFID 태그 장치(100)를 나타내고, xID와 yID는 2차원 좌표에서 RFID 태그 장치(100) TID의 위치를 나타낸다. 도 3에서 보는 바와 같이 복수의 RFID 태그 장치(100)들은 일정한 간격의 격자형으로 설치되어 있다. In FIG. 3, T ID indicates an RFID tag device 100 having an identifier ID, and x ID and y ID indicate a position of the RFID tag device 100 T ID in two-dimensional coordinates. As shown in FIG. 3, the plurality of RFID tag devices 100 are installed in a grid at regular intervals.
또한 N은 RFID 태그장치(100)의 개수를 나타내고, R(xR, yR, r)는 좌표 위치가 (xR, yR)이고 인식 범위가 r인 RFID 리더(210)를 나타낸다. d는 장치(100)들 사이의 거리이며, LID는 R(xR, yR, r)인 RFID 리더(210)와 RFID 태그 장치(100) TID 사이의 거리를 나타낸다. 여기서 RFID 리더(210)의 인식 범위 r은 도 4와 같이 실험에 의하여 구해질 수 있다. In addition, N represents the number of RFID tag devices 100, and R (x R , y R , r) represents an RFID reader 210 having a coordinate position of (x R , y R ) and a recognition range of r. d is the distance between the device (100), ID L is the distance between R (x R, y R, r) of the RFID reader 210 and the RFID tag device (100) T ID. Here, the recognition range r of the RFID reader 210 may be obtained by experiment as shown in FIG. 4.
도 4에 도시한 바와 같이, RFID 태그 장치(100)의 인식 확률이 50%가 되는 지점을 RFID 리더(210)의 인식 범위 r로 설정하도록 하며, 이는 설정에 따라 변경될 수 있다. As shown in FIG. 4, a point at which the recognition probability of the RFID tag device 100 becomes 50% is set to the recognition range r of the RFID reader 210, which may be changed according to the setting.
도 3 및 도 4와 같은 상태에서, RFID 리더(210)의 위치(xestimate)를 추정하기 위한 가장 일반적이고 간단한 방법은 다음의 수학식 1과 같이 검출된 RFID 태그 장치(100)의 위치를 평균 내거나 가중치를 적용하여 평균을 내는 방법이다. 3 and 4, the most common and simple method for estimating the position (x estimate ) of the RFID reader 210 is to average the position of the detected RFID tag device 100 as shown in Equation 1 below. It is a method of making an average by paying or applying weights.
수학식 1
Figure PCTKR2009005174-appb-M000001
 Equation 1
Figure PCTKR2009005174-appb-M000001
여기서, K는 검출된 RFID 태그 장치(100)의 개수이고, bi는 RFID 태그 장치 i에 대한 가중치 팩터이다. bi는 모두 동일할 수 있으며, RFID 리더(210)부터의 거리에 따른 가우시안 함수(Gaussian function)를 따를 수도 있다. 즉, RFID 리더(210)부터의 거리가 먼 RFID 태그 장치(100)일수록 가중치 bi값은 낮아지고, 거리가 가까운 RFID 태그 장치(100)일수록 가중치 bi 값은 커질 수 있다. Here, K is the number of detected RFID tag devices 100 and b i is a weight factor for RFID tag device i. All b i may be the same and may follow a Gaussian function according to the distance from the RFID reader 210. That is, the more the RFID reader 210 is distant RFID tag device 100, the distance from the more weight b i value is lower and the distance that the RFID tag device 100 close to the weight b i value may be large.
xi는 RFID 리더(210)를 기준으로 RFID 태그 장치(100)의 x와 y 위치 벡터이고 다음과 같이 나타낼 수 있다. x i is the x and y position vectors of the RFID tag device 100 based on the RFID reader 210 and can be expressed as follows.
Figure PCTKR2009005174-appb-I000002
Figure PCTKR2009005174-appb-I000002
수학식 1에 따르면 x 좌표와 y 좌표의 최대값과 최소값의 중간 값(median value)을 이용하여 RFID 리더(210)의 위치(xestimate)를 추정할 수 있다. According to Equation 1, the position (x estimate ) of the RFID reader 210 may be estimated using a median value between the maximum and minimum values of the x coordinate and the y coordinate.
이와 같이 도 3 및 수학식 1을 통해 설명한 일반적인 RFID 리더(210)의 위치 추정 방법은 송신전력 발생부(230)에서 발생하는 송신전력의 변경을 고려하지 않았으나, 이하에서는 도 5 내지 도 6을 이용하여 송신전력 발생부(230)에서 발생하는 송신전력을 조절하여 RFID 리더(210)의 위치를 추정하는 방법에 대하여 설명하기로 한다. As described above, the method of estimating the position of the general RFID reader 210 described with reference to FIG. 3 and Equation 1 does not consider a change in the transmission power generated by the transmission power generator 230, but uses FIGS. 5 to 6 below. The method of estimating the position of the RFID reader 210 by adjusting the transmission power generated by the transmission power generation unit 230 will be described.
도 5는 송신전력에 따른 RFID 리더의 RFID 태그 장치 인식 확률을 나타낸 실험 결과 그래프이다. 5 is an experimental result graph showing the RFID tag device recognition probability according to the transmission power.
도 5에 따른 실험에서는 RFID 태그 장치(100)와 RFID 리더(210) 사이의 거리를 증가시켜가면서 RFID 태그 장치(100)의 인식 확률을 측정하였고, 또한 RFID 리더(210)에서 송출되는 전력의 세기를 변화시켜가면서 RFID 태그장치(210)의 인식 확률을 측정하였다. In the experiment according to FIG. 5, while increasing the distance between the RFID tag device 100 and the RFID reader 210, the recognition probability of the RFID tag device 100 was measured, and the intensity of the power transmitted from the RFID reader 210 was measured. While changing the recognition probability of the RFID tag device 210 was measured.
도 5에서 보는 바와 같이, RFID 태그 장치(100)와 RFID 리더(210) 사이의 거리에 따라서 RFID 태그장치(100)의 인식 확률은 변화된다는 것을 알 수 있다. 즉, RFID 태그 장치(100)와 RFID 리더(210) 사이의 거리가 증가함에 따라 RFID 태그 장치(100)의 인식 확률은 감소한다. 또한, 도 5에 나타난 결과와 같이 RFID 태그 장치(100)와 RFID 리더(210) 사이의 거리와 RFID 태그 장치의 인식 확률은 정확하게 반비례하지 않는다. 즉, RFID 태그 장치(100)와 RFID 리더(210) 사이의 거리가 일정 범위 내에서는 RFID 태그 장치(100)의 인식 확률은 1에 가까운 값을 가지나, 일정 거리가 넘어서면 RFID 태그 장치(100)의 인식 확률은 급격하게 감소한다. As shown in FIG. 5, it can be seen that the recognition probability of the RFID tag apparatus 100 is changed according to the distance between the RFID tag apparatus 100 and the RFID reader 210. That is, as the distance between the RFID tag device 100 and the RFID reader 210 increases, the recognition probability of the RFID tag device 100 decreases. In addition, as shown in FIG. 5, the distance between the RFID tag device 100 and the RFID reader 210 and the recognition probability of the RFID tag device are not inversely accurate. That is, when the distance between the RFID tag device 100 and the RFID reader 210 is within a certain range, the recognition probability of the RFID tag device 100 has a value close to 1, but when the predetermined distance exceeds the RFID tag device 100. The probability of recognition decreases drastically.
또한, 도 5에 나타난 결과와 같이, 송신전력 발생부(230)에서 발생하는 송신전력의 세기에 따라서 RFID 태그 장치(100)의 인식 범위는 다르다는 것을 알 수 있다. 즉, 송신전력의 세기가 20dBm인 경우에는 RFID 태그 장치(100)와 RFID 리더(210) 사이의 거리가 약 3.3cm 인 지점에서 RFID 태그 장치(100)의 인식 확률이 50%까지 감소된다. 반면, 송신전력의 세기가 22dBm인 경우에는 RFID 태그 장치(100)와 RFID 리더(210) 사이의 거리가 약 5.4cm 인 지점에서 RFID 태그 장치(100)의 인식 확률이 50%까지 감소된다. 따라서, 송신전력의 세기가 20dBm인 경우에는 RFID 리더(210)의 인식 범위는 약 3.3cm 라고 볼 수 있으며, 송신전력의 세기가 22dBm인 경우에는 RFID 리더(210)의 인식 범위는 약 5.4cm 라고 볼 수 있다. In addition, as shown in FIG. 5, it can be seen that the recognition range of the RFID tag apparatus 100 is different according to the strength of the transmission power generated by the transmission power generation unit 230. That is, when the intensity of the transmission power is 20 dBm, the recognition probability of the RFID tag device 100 is reduced by 50% at the point where the distance between the RFID tag device 100 and the RFID reader 210 is about 3.3 cm. On the other hand, when the intensity of the transmission power is 22dBm, the recognition probability of the RFID tag device 100 is reduced by 50% at the point where the distance between the RFID tag device 100 and the RFID reader 210 is about 5.4 cm. Accordingly, when the intensity of the transmission power is 20 dBm, the recognition range of the RFID reader 210 may be about 3.3 cm. When the intensity of the transmission power is 22 dBm, the recognition range of the RFID reader 210 is about 5.4 cm. can see.
그리고, 송신전력 발생부(230)에서 발생하는 송신전력의 세기와 RFID 태그 장치(100)의 인식 확률이 완전히 비례하지 않는다는 것을 알 수 있다. In addition, it can be seen that the strength of the transmission power generated by the transmission power generator 230 and the recognition probability of the RFID tag device 100 are not completely proportional.
즉, 송신전력의 세기가 17dBm인 경우에는 RFID 태그 장치(100)의 인식 범위가 약 7.3cm 인데 반하여, 송신전력의 세기가 21dBm인 경우에는 RFID 태그 장치(100)의 인식 범위는 약 4.4cm 이다. 따라서 송신전력의 세기가 크다고 해서 반드시 RFID 태그 장치(100)의 인식 범위도 넓다고 볼 수는 없다. That is, when the intensity of the transmission power is 17 dBm, the recognition range of the RFID tag device 100 is about 7.3 cm, whereas when the intensity of the transmission power is 21 dBm, the recognition range of the RFID tag device 100 is about 4.4 cm. . Therefore, even if the strength of the transmission power is large, the recognition range of the RFID tag device 100 is not necessarily wide.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 도 5에 나타난 실험 결과를 고려하여, RFID 리더(210)의 위치를 추정하는데 있어서 송신전력의 세기 조절 방법을 적용하고자 한다. Therefore, in the embodiment of the present invention, in consideration of the experimental results shown in FIG. 5, the method of adjusting the intensity of the transmission power in estimating the position of the RFID reader 210 is intended.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더의 송신전력의 조절에 따른 RFID 리더의 위치 추정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 6 is a view for explaining a method of estimating the position of the RFID reader according to the adjustment of the transmission power of the RFID reader according to the embodiment of the present invention.
도 6에서 r1은 RFID 리더(210)의 최소 인식 범위이고, r2 및 r3은 r1 보다 큰 인식 범위를 나타낸다. 도 6에서는 각각 인식 범위가 r1, r2, r3가 되도록 RFID 리더(210)에서 발생하는 송신전력의 세기를 20ms 마다 r1, r2, r3의 3개의 레벨로 변경되도록 설정하였다. 따라서, RFID 리더(210)에서 발생하는 송신전력은 20ms 마다 r1, r2, r3 의 순서로 교대로 변경된다. In FIG. 6, r 1 represents a minimum recognition range of the RFID reader 210, and r 2 and r 3 represent a recognition range larger than r 1 . In FIG. 6, the strengths of the transmit power generated by the RFID reader 210 are changed to three levels of r 1 , r 2 , and r 3 every 20 ms so that the recognition ranges are r 1 , r 2 , and r 3 . Therefore, the transmission power generated by the RFID reader 210 is alternately changed in the order of r 1 , r 2 , and r 3 every 20 ms.
여기서, 도 5에서 설명한 것과 같이 RFID 리더(210)의 인식 범위는 송신전력의 세기에 정확하게 비례하지는 않으므로, rj의 j값이 작다고 하더라도 송신전력의 세기가 작은 것은 아니다. 물론 인식 범위가 다르면 인식되는 RFID 태그 장치(100)의 개수는 다르게 된다.Here, as described in FIG. 5, since the recognition range of the RFID reader 210 is not exactly proportional to the strength of the transmission power, the strength of the transmission power is not small even if the j value of r j is small. Of course, if the recognition range is different, the number of the RFID tag device 100 to be recognized is different.
본 발명의 실시예에 따르면, 송신전력 세기의 조절을 고려한 RFID 리더(210)의 위치는 다음의 수학식 2와 같이 추정될 수 있다. 수학식 2는 수학식 1을 확장한 것으로서, RFID 태그 장치(100)의 위치뿐만 아니라 송신전력의 레벨도 같이 고려한 것이다. According to an embodiment of the present invention, the position of the RFID reader 210 in consideration of the adjustment of the transmission power strength may be estimated as in Equation 2 below. Equation 2 is an extension of Equation 1, and considers not only the position of the RFID tag device 100 but also the level of transmission power.
수학식 2
Figure PCTKR2009005174-appb-M000002
 Equation 2
Figure PCTKR2009005174-appb-M000002
M은 송신전력의 레벨 개수이고, j는 송신전력의 해당 레벨이며, Kj는 송신전력의 레벨이 j일 경우의 인식되는 RFID 태그 장치(100)의 개수이다. aj는 송신전력 레벨의 가중치로서, 도 5에 나타낸 결과를 참고하여 결정될 수 있다. 즉, aj는 송신전력의 세기에 따른 인식 범위의 실험 결과를 반영한 팩터로서, 인식 범위가 큰 송신전력 레벨일수록 가중치 aj 값은 작은 것으로 설정할 수 있다. bij는 송신전력 레벨이 j일 경우 RFID 태그 장치 i에 대한 가중치이다. M is the number of levels of transmission power, j is the corresponding level of transmission power, and K j is the number of RFID tag devices 100 recognized when the level of transmission power is j. a j is a weight of the transmission power level and may be determined by referring to the result illustrated in FIG. 5. That is, a j is a factor reflecting the experimental results of the recognition range according to the strength of the transmission power, and the weight a j value may be set to be smaller as the transmission power level having a larger recognition range. b ij is a weight for the RFID tag device i when the transmit power level is j.
한편, 수학식 2에 나타낸 위치 추정 알고리즘이 어느 정도의 정확성을 가지는지를 판단하기 위하여 실제 실험치와의 오차 분산을 통해 검증하는 것이 필요하다고 할 것이다. On the other hand, in order to determine the accuracy of the position estimation algorithm shown in Equation 2 will be required to verify by variance with the actual experimental value.
RFID 태그 장치(100)의 위치 추정에 대한 오차 분산(error variance)을 유도하기 위하여, 수학식 2에서 aj와 bij를 1로 가정하면 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. In order to derive an error variance with respect to the position estimation of the RFID tag device 100, a j and b ij in Equation 2 may be expressed as Equation 3 below.
수학식 3
Figure PCTKR2009005174-appb-M000003
 Equation 3
Figure PCTKR2009005174-appb-M000003
추정된 RFID 태그 장치(100)의 위치는 균등분포(uniform distribution) 상에서 확률변수(random variable)로 나타낼 수 있다. The estimated position of the RFID tag device 100 may be represented as a random variable on a uniform distribution.
여기서, 수학식 3을 통해 얻어진 RFID 태그 장치(100)의 위치 벡터 xij 와 실험에 의하여 얻어진 RFID 태그 장치(100)의 위치 벡터 xR 의 오차는
Figure PCTKR2009005174-appb-I000003
와 같이 나타낼 수 있고, 균등분포 상에서 확률변수는
Figure PCTKR2009005174-appb-I000004
로 나타낼 수 있다. 실험에 의하여 획득한 RFID 태그 장치(100)의 위치 벡터 xR 에 대한 설명은 추후에 표 1를 통하여 설명하기로 한다. Here, the error between the position vector x ij of the RFID tag device 100 obtained through Equation 3 and the position vector x R of the RFID tag device 100 obtained by the experiment is
Figure PCTKR2009005174-appb-I000003
And evenly distributed random variables
Figure PCTKR2009005174-appb-I000004
It can be represented as. Description of the position vector x R of the RFID tag device 100 obtained by the experiment will be described later with reference to Table 1.
Figure PCTKR2009005174-appb-I000005
는 인식 범위가 rj일 경우에
Figure PCTKR2009005174-appb-I000006
의 오차 분산을 의미한다.
Figure PCTKR2009005174-appb-I000007
값 들이 상호 독립이라고 가정하면, 추정된 RFID 리더(210)의 위치(xestimate)에 대한 오차 분산은 다음의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2009005174-appb-I000005
If the recognition range is r j
Figure PCTKR2009005174-appb-I000006
Means error variance.
Figure PCTKR2009005174-appb-I000007
Assuming that the values are independent of each other, the error variance of the estimated position (x estimate ) of the RFID reader 210 may be expressed as Equation 4 below.
수학식 4
Figure PCTKR2009005174-appb-M000004
 Equation 4
Figure PCTKR2009005174-appb-M000004
수학식 4에 나타낸
Figure PCTKR2009005174-appb-I000008
는 수학식 5와 같이 계산될 수 있다. Equation 4
Figure PCTKR2009005174-appb-I000008
May be calculated as shown in Equation 5.
수학식 5
Figure PCTKR2009005174-appb-M000005
 Equation 5
Figure PCTKR2009005174-appb-M000005
그리고, 수학식 5를 수학식 4에 대입하면 다음의 수학식 6과 같이 정리할 수 있다. Substituting Equation 5 into Equation 4 may be arranged as in Equation 6 below.
수학식 6
Figure PCTKR2009005174-appb-M000006
 Equation 6
Figure PCTKR2009005174-appb-M000006
따라서, 수학식 6에 나타낸 바와 같이 송신전력의 레벨 개수(M)가 크고 인식 범위(rj)가 좁을수록 추정된 RFID 리더(210)의 위치에 대한 오차 분산을 줄일 수 있다. Therefore, as shown in Equation 6, the larger the number M of transmit powers and the narrower the recognition range r j , the smaller the error dispersion of the estimated position of the RFID reader 210 can be.
만일 RFID 태그 장치(100)들 사이의 거리 d가 충분히 작다고 가정하면, 인식되는 RFID 태그 장치(100)의 개수(Kj)는
Figure PCTKR2009005174-appb-I000009
로 가정될 수 있으며 수학식 6은 다음과 같이 수학식 7로 변형될 수 있다.If the distance d between the RFID tag devices 100 is sufficiently small, the number K j of the RFID tag devices 100 recognized is
Figure PCTKR2009005174-appb-I000009
It may be assumed that Equation 6 may be transformed into Equation 7 as follows.
수학식 7
Figure PCTKR2009005174-appb-M000007
 Equation 7
Figure PCTKR2009005174-appb-M000007
여기서 RFID 리더(210)의 인식 범위 내에 적어도 1개의 RFID 태그 장치(100)는 포함된다고 가정한다. Here, it is assumed that at least one RFID tag device 100 is included in the recognition range of the RFID reader 210.
수학식 7에 나타낸 것과 같이 RFID 태그 장치(100)들 사이의 거리 d가 작을수록, 송신전력의 레벨 개수 M이 클수록 RFID 리더(210)의 위치 추정은 정확하다고 볼 수 있다. As shown in Equation 7, the smaller the distance d between the RFID tag devices 100, the larger the number M of transmit powers is, the more accurate the position estimation of the RFID reader 210 is.
이하에서는 실험을 통하여 송신전력 레벨을 조절하는 실험군과 송신전력 레벨을 조절하지 않는 대조군에 대하여 RFID 리더(210)의 추정 위치의 오차 분산을 비교하도록 한다. Hereinafter, the error variance of the estimated position of the RFID reader 210 is compared with respect to the experiment group for adjusting the transmission power level and the control group for not controlling the transmission power level through the experiment.
송신전력 레벨을 조절하는 실험군의 경우에는 송신전력의 레벨을 3개로 설정하며, 각각의 인식 범위 (r1, r2, r3) = (0.2, 0.5, 1.0)이 되도록 한다. RFID 태그 장치(100)들 사이의 거리 d는 0.1부터 1.0까지 0.1의 비율로 증가하도록 설정한다. 따라서, 실험군에서는 d가 0.2 이하이면 인식 범위가 r1이 되도록 송신전력을 조절하고, d가 0.2 이상이고 0.5 이하이면 인식 범위가 r2가 되도록 송신전력을 조절하며, d가 0.5 이상이면 인식 범위가 r3이 되도록 송신전력을 조절하도록 한다. In the case of the experimental group that controls the transmit power level, the transmit power level is set to three, so that each recognition range (r 1 , r 2 , r 3 ) = (0.2, 0.5, 1.0). The distance d between the RFID tag devices 100 is set to increase from 0.1 to 1.0 at a rate of 0.1. Therefore, in the experimental group, when d is 0.2 or less, the transmit power is adjusted to be r 1 , when d is 0.2 or more and 0.5 or less, the transmit power is adjusted to be r 2 , and when d is 0.5 or more, Adjust the transmit power so that is r 3 .
반면에 송신전력 레벨을 조절하지 않는 대조군의 경우에는 d에 관계없이 RFID 리더(210)의 송신전력 레벨을 1.0이 되도록 설정한다. 여기서, RFID 태그 장치(100)들 사이의 거리 d는 별도의 길이 단위는 적용하지 않으며, 거리 d는 절대치가 아니라 실험의 편의를 위한 상대적인 비율을 나타낸 상대치이다. On the other hand, in the case of the control group that does not adjust the transmission power level, the transmission power level of the RFID reader 210 is set to 1.0 regardless of d. Here, the distance d between the RFID tag devices 100 does not apply a separate length unit, and the distance d is not an absolute value but a relative value indicating a relative ratio for convenience of experiment.
아래의 표 1은 d가 증가함에 따라 실험군과 대조군에 대하여 추정된 RFID 리더(210) 위치의 오차 분산 실험의 결과를 표로 나타낸 것이다. Table 1 below shows the results of the error variance experiment of the estimated position of the RFID reader 210 for the experimental group and the control group as d increases.
표 1
Figure PCTKR2009005174-appb-T000001
 Table 1
Figure PCTKR2009005174-appb-T000001
표 1에서 보는 바와 같이 d가 0.5보다 작은 경우에는, 송신전력의 세기를 조절시키는 실험군과 송신전력의 세기를 조절하지 않은 대조군의 오차 분산은 크게 차이점이 없다. 즉, d가 0.5보다 작은 경우, 0.2, 0.5, 1.0의 인식 범위를 갖도록 송신전력의 세기를 변경시키는 실험군과 1.0의 인식 범위를 갖도록 송신전력의 세기를 유지하는 대조군의 오차 분산은 비슷하다. As shown in Table 1, when d is less than 0.5, there is no significant difference in error variance between the control group that controls the intensity of the transmit power and the control group that does not control the intensity of the transmit power. That is, when d is less than 0.5, the error variance of the experimental group that changes the intensity of transmission power to have a recognition range of 0.2, 0.5, and 1.0 and the control group that maintains the intensity of transmission power to have a recognition range of 1.0 is similar.
그러나, 표 1을 통해 d가 0.5보다 크면 실험군의 경우가 대조군의 경우보다 오차 분산이 더 작아진다는 것을 알 수 있다. 다시 말하면, 송신전력의 세기를 3개의 레벨로 변경되도록 제어하는 경우, RFID 리더(210)는 더욱 정확하게 RFID 태그 장치(100)를 검출한다. However, it can be seen from Table 1 that when d is greater than 0.5, the variance of error is smaller in the experimental group than in the control group. In other words, when controlling the intensity of the transmission power to be changed to three levels, the RFID reader 210 detects the RFID tag device 100 more accurately.
예를 들어, d가 1.0 인 경우, 실험군은 평균오차분산이 약 0.127 인데 비하여 대조군은 평균오차분산이 0.260 으로서 실험군에 비하여 오차가 더욱 커진다는 것을 알 수 있다. For example, when d is 1.0, the experimental group has an average error variance of about 0.127, while the control group has an average error variance of 0.260, indicating that the error is greater than that of the experimental group.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 RFID 태그 장치(100)들 사이의 거리 d가 일정 거리보다 큰 경우에는 RFID 리더(210)의 송신전력의 세기를 여러 레벨로 나누어 조절하는 것이 효율적이다. As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, when the distance d between the RFID tag devices 100 is greater than a predetermined distance, it is efficient to divide the intensity of the transmission power of the RFID reader 210 into various levels.
일반적으로 이동 로봇의 위치인식 시스템에 있어서, 경제적인 면을 고려할 때 RFID 태그 장치(100)들 사이의 거리 d는 클수록 경제적이다. 그러나, 앞에서 설명하였듯이, d가 클수록 RFID 태그 장치(100)의 인식 확률이 감소하므로 정확한 RFID 리더(210)의 위치 인식이 어렵게 된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면 RFID 리더(210)의 송신전력의 세기를 여러 레벨로 나누어 변경시킴으로써 RFID 리더(210)의 위치 인식의 정확률을 높일 수 있다. In general, in the position recognition system of the mobile robot, in consideration of economics, the distance d between the RFID tag devices 100 is larger and more economical. However, as described above, since the recognition probability of the RFID tag device 100 decreases as d increases, accurate recognition of the position of the RFID reader 210 becomes difficult. Therefore, according to an exemplary embodiment of the present invention, the accuracy of the position recognition of the RFID reader 210 may be increased by dividing and changing the strength of the transmission power of the RFID reader 210 into various levels.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

Claims (15)

  1. 복수의 RFID 태그가 일정 간격으로 이격되어 부착되어 있는 바닥을 이동하는 이동 로봇 장치의 위치 인식 방법에 있어서, In the position recognition method of the mobile robot device for moving the floor attached to a plurality of RFID tags spaced apart at regular intervals,
    상기 복수의 RFID 태그로 RFID 신호를 송출하는 단계,Transmitting an RFID signal to the plurality of RFID tags;
    상기 복수의 RFID 태그로부터 식별 정보와 위치 정보를 수신하는 단계,Receiving identification information and location information from the plurality of RFID tags;
    상기 수신된 복수의 RFID 태그의 위치 정보에 대응하여 상기 RFID 신호를 송출시키는 송신전력의 세기를 조절하는 단계, 그리고 Adjusting intensity of transmission power for transmitting the RFID signal in response to the received position information of the plurality of RFID tags; and
    상기 수신된 복수의 RFID 태그의 위치 정보와 상기 조절된 송신전력의 세기를 통하여 상기 이동 로봇 장치의 현재 위치를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 장치의 위치 인식 방법. And estimating a current position of the mobile robot device based on the received position information of the plurality of RFID tags and the adjusted intensity of the transmitted power.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 송신전력의 세기를 조절하는 단계는, Adjusting the intensity of the transmission power,
    상기 복수의 RFID 태그의 위치 정보로부터 획득한 상기 복수의 RFID 사이의 간격이 일정 거리 이상이면, 상기 송신전력의 세기를 변환시키면서 상기 RFID 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 장치의 위치 인식 방법. And transmitting the RFID signal while converting the strength of the transmission power when an interval between the plurality of RFIDs acquired from the location information of the plurality of RFID tags is equal to or greater than a predetermined distance.
  3. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 송신전력의 세기를 조절하는 단계는,Adjusting the intensity of the transmission power,
    상기 복수의 RFID 태그의 위치 정보로부터 획득한 상기 복수의 RFID 사이의 간격이 일정 거리 이상이면, 상기 송신전력의 세기를 서로 다른 복수의 레벨로 교대로 변환시키면서 상기 RFID 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 장치의 위치 인식 방법.When the interval between the plurality of RFID obtained from the position information of the plurality of RFID tags is a predetermined distance or more, the RFID signal is transmitted while altering the strength of the transmission power to a plurality of different levels alternately Location recognition method of mobile robot device.
  4. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 이동 로봇 장치의 현재 위치를 추정하는 단계는 다음의 수학식을 통하여 추정되는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 장치의 위치 인식 방법:Estimating the current position of the mobile robot device is a position recognition method of the mobile robot device, characterized in that estimated by the following equation:
    Figure PCTKR2009005174-appb-I000010
    Figure PCTKR2009005174-appb-I000010
    xestimate는 추정된 이동 로봇의 위치이며, M은 송신전력의 레벨 개수이고, j는 송신전력의 해당 레벨이며, Kj는 송신전력의 레벨이 j일 경우의 인식되는 RFID 태그의 개수이고, aj는 송신전력 레벨의 가중치이며, bij는 송신전력 레벨이 j일 경우 RFID 태그 i에 대한 가중치이다. x estimate is the estimated position of the mobile robot, M is the number of levels of transmit power, j is the corresponding level of transmit power, K j is the number of RFID tags recognized when the level of transmit power is j, a j is a weight of the transmission power level, and b ij is a weight for the RFID tag i when the transmission power level is j.
  5. 복수의 RFID 태그가 일정 간격으로 이격되어 부착되어 있는 바닥을 이동하는 이동 로봇 장치에 있어서, In the mobile robot device for moving the floor attached to a plurality of RFID tags spaced apart at regular intervals,
    RFID 신호를 발생하는 RFID 리더, Rfid reader for generating rfid signal,
    상기 RFID 신호를 송출시키는 전력을 발생하는 송신전력 발생부,A transmission power generator for generating power for transmitting the RFID signal;
    상기 복수의 RFID 태그로 상기 RFID 신호를 송출하고, 상기 복수의 RFID 태그로부터 식별 정보와 위치 정보를 수신하는 송수신안테나, 그리고A transmission / reception antenna for transmitting the RFID signal to the plurality of RFID tags and receiving identification information and position information from the plurality of RFID tags, and
    상기 수신된 복수의 RFID 태그의 위치 정보에 대응하여 상기 RFID 신호를 송출시키는 송신전력의 세기를 조절하는 제어부를 포함하며,It includes a control unit for adjusting the intensity of the transmission power for transmitting the RFID signal in response to the received position information of the plurality of RFID tags,
    상기 제어부는, The control unit,
    상기 수신된 복수의 RFID 태그의 위치 정보와 상기 조절된 송신전력의 세기를 통하여 상기 이동 로봇 장치의 현재 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 장치.And a current position of the mobile robot apparatus is estimated based on the received position information of the plurality of RFID tags and the adjusted intensity of the transmitted power.
  6. 제5항에 있어서,The method of claim 5,
    상기 제어부는, The control unit,
    상기 복수의 RFID 태그의 위치 정보로부터 획득한 상기 복수의 RFID 사이의 간격이 일정 거리 이상이면 상기 송신전력의 세기를 변환시키면서 상기 RFID 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 장치. And transmitting the RFID signal while converting the strength of the transmission power when an interval between the plurality of RFIDs acquired from the location information of the plurality of RFID tags is equal to or greater than a predetermined distance.
  7. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 복수의 RFID 태그 사이의 간격에 대응하여, 상기 송출전력의 세기를 서로 다른 복수의 레벨로 교대로 변환시키는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 장치.And the strength of the transmission power is alternately converted into a plurality of different levels corresponding to the intervals between the plurality of RFID tags.
  8. 제5항에 있어서,The method of claim 5,
    상기 이동 로봇 장치는 다음의 수학식을 통하여 현재 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 장치:The mobile robot apparatus estimates a current position through the following equation:
    Figure PCTKR2009005174-appb-I000011
    Figure PCTKR2009005174-appb-I000011
    xestimate는 추정된 이동 로봇 장치의 위치이며, M은 송신전력의 레벨 개수이고, j는 송신전력의 해당 레벨이며, Kj는 송신전력의 레벨이 j일 경우의 인식되는 RFID 태그의 개수이고, aj는 송신전력 레벨의 가중치이며, bij는 송신전력 레벨이 j일 경우 RFID 태그 i에 대한 가중치이다. x estimate is the estimated position of the mobile robot device, M is the number of levels of transmit power, j is the corresponding level of transmit power, K j is the number of RFID tags recognized when the level of transmit power is j, a j is a weight of the transmission power level, and b ij is a weight for the RFID tag i when the transmission power level is j.
  9. 제5항에 있어서,The method of claim 5,
    상기 제어부의 제어에 의해 기 설정된 경로로 이동하도록 하는 로봇 동작부를 더 포함하는 이동 로봇 장치. And a robot operating unit configured to move in a predetermined path under the control of the controller.
  10. 일정 간격으로 이격되어 바닥에 부착되어 있는 복수의 RFID 태그, 그리고A plurality of RFID tags attached to the floor at regular intervals, and
    상기 복수의 RFID 태그로 RFID 신호를 송출하고, 상기 복수의 RFID 태그로부터 수신된 식별 정보와 위치 정보에 대응하여 상기 RFID 신호를 송출시키는 송신전력의 세기를 조절하는 이동 로봇 장치를 포함하며,A mobile robot device which transmits an RFID signal to the plurality of RFID tags and adjusts a strength of a transmission power for transmitting the RFID signal in response to identification information and position information received from the plurality of RFID tags,
    상기 이동 로봇 장치는, The mobile robot device,
    상기 수신된 복수의 RFID 태그의 위치 정보와 상기 조절된 송신전력의 세기를 통하여 상기 이동 로봇 장치의 현재 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 장치의 위치 인식 시스템. And estimating a current position of the mobile robot apparatus based on the received position information of the plurality of RFID tags and the adjusted intensity of the transmitted power.
  11. 제10항에 있어서, The method of claim 10,
    상기 이동 로봇 장치는, The mobile robot device,
    상기 RFID 신호를 발생하는 RFID 리더, An RFID reader for generating the RFID signal,
    상기 송신전력을 발생하는 송신전력 발생부,A transmission power generating unit generating the transmission power;
    상기 복수의 RFID 태그로 상기 RFID 신호를 송출하고, 상기 복수의 RFID 태그로부터 식별 정보와 위치 정보를 수신하는 송수신안테나, 그리고A transmission / reception antenna for transmitting the RFID signal to the plurality of RFID tags and receiving identification information and position information from the plurality of RFID tags, and
    상기 수신된 복수의 RFID 태그의 위치 정보에 대응하여 상기 RFID 신호를 송출시키는 송신전력의 세기를 조절하는 제어부를 포함하며,It includes a control unit for adjusting the intensity of the transmission power for transmitting the RFID signal in response to the received position information of the plurality of RFID tags,
    상기 제어부는, The control unit,
    상기 수신된 복수의 RFID 태그의 위치 정보와 상기 조절된 송신전력의 세기를 통하여 상기 이동 로봇 장치의 현재 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 장치의 위치 인식 시스템.And estimating a current position of the mobile robot apparatus based on the received position information of the plurality of RFID tags and the adjusted intensity of the transmitted power.
  12. 제11항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 제어부는, The control unit,
    상기 복수의 RFID 태그의 위치 정보로부터 획득한 상기 복수의 RFID 사이의 간격이 일정 거리 이상이면 상기 송신전력의 세기를 변환시키면서 상기 RFID 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 장치의 위치 인식 시스템. And transmitting the RFID signal while converting the strength of the transmission power when the distance between the plurality of RFIDs acquired from the location information of the plurality of RFID tags is equal to or greater than a predetermined distance.
  13. 제12항에 있어서,The method of claim 12,
    상기 제어부는,The control unit,
    상기 복수의 RFID 태그의 위치 정보로부터 획득한 상기 복수의 RFID 사이의 간격이 일정 거리 이상이면, 상기 송신전력의 세기를 서로 다른 복수의 레벨로 교대로 변환시키면서 상기 RFID 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 장치의 위치 인식 시스템.When the interval between the plurality of RFID obtained from the position information of the plurality of RFID tags is a predetermined distance or more, the RFID signal is transmitted while altering the strength of the transmission power to a plurality of different levels alternately Position Recognition System of Mobile Robot Device.
  14. 제10항에 있어서,The method of claim 10,
    상기 이동 로봇 장치는 다음의 수학식을 통하여 현재 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 장치의 위치 인식 시스템.The mobile robot device is a position recognition system of a mobile robot device, characterized in that for estimating the current position through the following equation.
    Figure PCTKR2009005174-appb-I000012
    Figure PCTKR2009005174-appb-I000012
    xestimate는 추정된 이동 로봇 장치의 위치이며, M은 송신전력의 레벨 개수이고, j는 송신전력의 해당 레벨이며, Kj는 송신전력의 레벨이 j일 경우의 인식되는 RFID 태그의 개수이고, aj는 송신전력 레벨의 가중치이며, bij는 송신전력 레벨이 j일 경우 RFID 태그 i에 대한 가중치이다. x estimate is the estimated position of the mobile robot device, M is the number of levels of transmit power, j is the corresponding level of transmit power, K j is the number of RFID tags recognized when the level of transmit power is j, a j is a weight of the transmission power level, and b ij is a weight for the RFID tag i when the transmission power level is j.
  15. 제10항에 있어서,The method of claim 10,
    상기 제어부의 제어에 의해 기 설정된 경로로 이동하도록 하는 로봇 동작부를 더 포함하는 이동 로봇 장치의 위치 인식 시스템.And a robot operating unit configured to move to a predetermined path under the control of the controller.
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