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천정의 반복 무늬와 화소이동벡터를 이용한 로봇의 위치 및 방향 계산

  • 기술번호 : KST2014038248
  • 담당센터 : 광주기술혁신센터
  • 전화번호 : 062-360-4654
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 로봇 작업장의 천장이나 바닥이 일정한 간격으로 격자형 반복 무늬를 갖는 경우, 로봇의 이동 중에 에러의 누적 없이 로봇의 방향과 위치를 정확히 계산하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에서의 로봇의 방향은 영상으로부터 검출된 직선과 로봇 사이의 각도를 이용하여 계산하고, 로봇의 위치는 반복되는 직선의 교차점이 작업장의 원점으로 부터의 반복회수와 교차점으로부터 로봇 중심까지의 백터를 이용하여 계산한다. 직선이나 교차점등이 검출되지 않는 영상 프레임에서는 화소 간의 이동 벡터인 Optical Flow 벡터들을 영상 프레임마다 누적한 합 벡터의 부의 값을 이전의 영상 방향이나 위치에 더하여 사용한다. 그러다, 영상에서 직선이나 교차점들이 검출되면, 검출된 직선이나 교차점 정보에 의해 로봇의 방향과 위치 정보를 교정함으로써 에러가 누적되는 것을 피한다. 더 구체적으로는 이동 로봇의 중심에 천정을 향하여 카메라를 설치하여 격자형 천정 무늬 중 반복되는 직선 성분들에 대해 로봇 작업장의 원점을 기준으로 각도 집합을 구하여 준비하고, 격자형 천정 무늬에서의 모든 교차점에 대한 위치 집합을 준비한다. 이동 중인 로봇의 방향은 영상에서 직선을 검출하여 이 직선과 로봇의 현재 방향 간의 각도를 계산 한 후, 미리 준비한 작업장의 원점 기준 직선들에 대한 개별 각도에 더하여 이들 중, 이 전 영상에서의 로봇 방향과 가장 가까운 방향을 현재의 로봇 각도로 결정한다. 로봇의 위치를 계산하기 위해서는 작업장의 교차점들의 위치 집합 중, 로봇의 이전 위치 점을 중심으로 그 주변의 교차점 들의 위치 좌표들을 취한다. 또, 현재의 영상에서 가장 뚜렷한 교차점을 선택하여 영상 중심의 위치를 상기 교차점에 대한 상대 벡터로 표현하고 이를 기준 원점의 좌표로 변환한 후, 이전 영상에서의 로봇 위치와 가장 가까운 위치를 실제 로봇 위치로 결정한다. 만약, 직선이나 교차점들이 하나도 검출되지 않는 영상의 경우에는 화소 간의 이동 벡터 (Optical Flow)를 계산하고, 직선이나 교차점이 없는 영상이 계속되면 이 이동벡터들 간의 합 벡타를 구하여 로봇의 방향과 위치를 예측하여 사용하며, 직선이나 교차점이 검출되는 영상을 얻으면, 예측하여 사용한 로봇의 방향과 위치를 예측한다. 이 발명은 로봇의 위치나 방향을 검출하기 위해서 천정의 규칙적인 반복 무늬만을 이용하므로 영상 장치 이외의 다른 장치가 필요하지 않는 것을 특징으로 한다. 천정의 반복 무늬, 천정의 격자점, 천정의 직선, 화소 이동벡터, 로봇의 방향, 로봇의 위치
Int. CL B25J 13/08 (2006.01.01) B25J 19/04 (2006.01.01) G05D 1/02 (2006.01.01) B25J 9/16 (2006.01.01)
CPC B25J 13/088(2013.01) B25J 13/088(2013.01) B25J 13/088(2013.01) B25J 13/088(2013.01) B25J 13/088(2013.01)
출원번호/일자 1020090067983 (2009.07.24)
출원인 전북대학교산학협력단
등록번호/일자 10-1153221-0000 (2012.05.30)
공개번호/일자 10-2011-0010422 (2011.02.01) 문서열기
공고번호/일자 (20120605) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2009.07.24)
심사청구항수 4

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 전북대학교산학협력단 대한민국 전라북도 전주시 덕진구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 김형석 대한민국 전라북도 전주시 덕진구
2 양창주 대한민국 전라북도 전주시 완산구
3 진홍신 대한민국 전라북도 전주시 덕진구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 남충우 대한민국 서울 강남구 언주로 ***, *층(역삼동, 광진빌딩)(알렉스국제특허법률사무소)
2 노철호 대한민국 경기도 성남시 분당구 판교역로 ***, 에스동 ***호(삼평동,에이치스퀘어)(특허법인도담)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 전북대학교산학협력단 전라북도 전주시 덕진구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2009.07.24 수리 (Accepted) 1-1-2009-0454964-72
2 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2010.12.28 수리 (Accepted) 4-1-2010-5245806-20
3 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2011.04.11 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
4 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2011.05.16 수리 (Accepted) 9-1-2011-0040053-62
5 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2011.05.17 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2011-0264827-74
6 [대리인선임]대리인(대표자)에 관한 신고서
[Appointment of Agent] Report on Agent (Representative)		 2011.06.02 수리 (Accepted) 1-1-2011-0414753-77
7 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2011.07.18 수리 (Accepted) 1-1-2011-0550539-69
8 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2011.07.18 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2011-0550555-90
9 최후의견제출통지서
Notification of reason for final refusal		 2011.12.06 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2011-0722814-02
10 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2011.12.09 보정승인 (Acceptance of amendment) 1-1-2011-0977703-09
11 등록결정서
Decision to grant		 2012.05.25 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2012-0306981-06
12 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2012.10.04 수리 (Accepted) 4-1-2012-5206243-46
13 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2016.01.29 수리 (Accepted) 4-1-2016-5013206-34
14 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.02.27 수리 (Accepted) 4-1-2019-5038917-11
15 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.07.23 수리 (Accepted) 4-1-2019-5146986-17
16 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.07.23 수리 (Accepted) 4-1-2019-5146985-61
17 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.10.22 수리 (Accepted) 4-1-2019-5219602-91
18 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2020.07.06 수리 (Accepted) 4-1-2020-5149086-79
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
이동 로봇의 중심에 천정을 향하여 카메라를 설치하여 천정의 연속적인 디지털 영상을 얻을 수 있게 하고;로봇 작업장의 반복되는 천정 무늬 중 반복되는 직선 성분들에 대해 로봇 작업장의 기준 원점에서의 y 축에 대한 각도를 계산하여 그 각도 집합을 구하여 준비하여 초기화 하고;천정 무늬에서의 모든 교차점들에 대한 위치 정보들로 구성된 교차점 집합을 준비하여 초기화 하고;로봇 자율 이동 중의 방향을 계산하기 위해서는, 이동 중 촬영한 영상에서 직선을 검출하여 이 직선과 로봇의 현재 방향 간의 각도를 영상으로부터 구한 후, 상기 미리 계산하여 준비한 작업장의 y 축을 기준으로 한 각 직선들에 대한 각도 집합 내의 각 개별 각도에 더하여 이를 로봇의 방향 각도 후보 집합이라고 하고;상기 방향각도 후보 집합 내의 각도들 중, 이 전 영상의 로봇 위치에서 구한 로봇 방향 각도에 가장 가까운 각도를 선택하여 현재의 로봇 각도로 결정하고; 로봇 자율 이동 중의 위치를 계산하기 위해서는, 상기 초기화 시 준비한 교차점 집합 상에서 로봇의 이전 영상 위치 주변의 교차점 들의 위치 좌표만을 취하여 로봇기준위치 후보 집합이라고 하고; 현재 위치에서 촬영된 천정 영상 중 가장 뚜렷한 교차점을 선택하여 이 교차점의 화소 좌표를 영상 중심으로부터의 상대 좌표로 표시하여 이를 변환된 실제거리 상대위치 벡터로 표시하고;상기 변환된 실제거리 상대위치 벡터를 상기 로봇기준위치 후보 집합에 더하여 이를 로봇실제위치 후보 집합이라 하고;상기 로봇실제위치 후보 집합의 요소들 중, 이전 영상에서 구한 로봇의 위치와 가장 가까운 위치 점을 현재의 로봇 위치 점으로 결정하는 천정의 반복 무늬와 화소이동벡터를 이용한 로봇의 위치 및 방향 계산 방법
2 2
청구항 1항에 있어서,상기 변환된 실제거리 상대 위치 벡터는선택된 교차점에 대한 영상 중심으로부터의 상대 벡터를 구하고; 상기 교차점이 벡터를 상기 청구항 1항에서 구한 로봇의 방향만큼 영상의 중심에 대해서 역 방향으로 회전하여 변환하고;상기 회전 변환한 교차점 벡터에 단위 화소 간격에 대한 실제 거리를 곱하여 교차점의 위치를 로봇의 중심으로부터 실제거리 상대벡터로 변환하고;상기 교차점의 로봇 중심에 대한 실제거리 상대벡터에 부의 부호를 곱하여, 로봇 중심이 상기 교차점에 대한 실제거리 상대벡터로 표시되게 하여 변환된 실제거리 상대위치 벡터를 산출하는천정의 반복 무늬와 화소이동벡터를 이용한 로봇의 위치 및 방향 계산 방법
3 3
청구항 1 항에 있어서,상기 로봇 방향을 계산 시, 영상에 직선 성분이 한 개도 발견되지 않아 로봇의 방향 계산이 어려운 경우, 영상에 직선 성분이 발견될 때까지 optical flow의 벡터를 누적하여 이동벡터 합의 부의 값을 이전의 로봇 방향에 더하여 로봇의 방향으로 예측하여 사용하고;직선을 가진 영상을 얻으면 직선으로부터 로봇의 각도를 구하고, 상기 청구항 1 항의 방향 구하는 방법처럼 방향 각도 후보 집합을 구하고, 이 집합 내의 개별 각도와 상기 이동 벡터의 누적 합에 의해 구한 로봇 방향과 가장 차이가 적은 방향을 현재의 로봇 방향으로 결정함으로써 로봇의 방향 결정을 보완하는천정의 반복 무늬와 화소이동벡터를 이용한 로봇의 위치 및 방향 계산 방법
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청구항 1 항 또는 청구항 2항에 있어서 상기 로봇 위치를 계산 시,영상에 교차점이 존재하지 않는 경우, 교차점이 발견되는 다음, 영상이 나올 때까지 optical flow의 벡터를 누적하여 이동벡터의 합을 구하고, 교차점을 가진 영상에서 구한 로봇의 이전 위치에 이동벡터의 합의 부의 값을 더하여 로봇 예측 위치를 구하고;영상에서 교차점이 검출되면 상기 청구한 1 항 혹은 청구항 2 항에서의 로봇 위치 계산 방법과 동일하되 기준로봇 위치 후보 집합의 범위를 2배 내지 3배 확대하여 이를 이용하여 확대된 로봇 실제 위치에 대한 후보 집합을 구하고;상기 로봇 실제 위치에 대한 후보 집합으로부터 상기 로봇 예측위치와의 거리가 가장 가까운 위치 점을 현재의 로봇 위치로 수정함으로써 로봇의 위치 점 계산을 보완하는천정의 반복 무늬와 화소이동벡터를 이용한 로봇의 위치 및 방향 계산 방법
지정국 정보가 없습니다
패밀리정보가 없습니다
순번, 연구부처, 주관기관, 연구사업, 연구과제의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 국가R&D 연구정보 정보 표입니다.
순번 연구부처 주관기관 연구사업 연구과제
1 중소기업청 전북대학교산학협력단 산학 공동기술개발지원사업 로봇 작업장 천정의 규칙적 반복 무늬패턴을 이용한 간편형 Localization시스템 및 이를 이용한 심부름 로봇시스템 개발