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이동 로봇의 동적 위치 및 방향 인식 방법 및 장치

  • 기술번호 : KST2015115039
  • 담당센터 : 대전기술혁신센터
  • 전화번호 : 042-610-2279
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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 이동 로봇의 동적 위치 및 방향 인식 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초음파 거리의 시간 보상 방법 및, 더 나아가서는 확장 칼만 필터(extended Kalman filter)를 이용한 이동 로봇의 동적 위치 및 방향 인식 방법 및 장치에 관한 것이다.본 발명에 의하면, 이동 로봇에 사용되는 기존의 초음파 송신기 및 초음파 수신기를 이용한 위치 및 방향 인식 시스템에서 서로 다른 시각에서 측정된 다수의 초음파 거리들을 로봇의 위치와 방향이 계산되는 시각의 거리들로 보상하여 위치 및 방향 인식을 수행함으로써 그 정확도를 향상시킨다. 또한, 엔코더(encoder) 정보를 사용한 확장 칼만 필터를 유효적절히 활용하여 이동 로봇의 위치 및 방향 인식의 정확도를 더욱 향상시킨다.
Int. CL G05D 1/02 (2006.01) B25J 13/08 (2006.01) B25J 9/16 (2006.01)
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 1020100108275 (2010.11.02)
출원인 한국과학기술원
등록번호/일자 10-1263482-0000 (2013.05.06)
공개번호/일자 10-2012-0046558 (2012.05.10) 문서열기
공고번호/일자 (20130513) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2010.11.02)
심사청구항수 11

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술원 대한민국 대전광역시 유성구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 김병국 대한민국 대전광역시 유성구
2 송의규 대한민국 서울특별시 강남구
3 김용휘 대한민국 서울특별시 송파구
4 김성진 대한민국 대전광역시 유성구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 장수현 대한민국 서울특별시 강남구 논현로 ***, *층(역삼동, 메디빌딩)(두리암특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술원 대전광역시 유성구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2010.11.02 수리 (Accepted) 1-1-2010-0715289-85
2 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment		 2011.01.31 수리 (Accepted) 1-1-2011-0078143-43
3 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment		 2011.04.12 수리 (Accepted) 1-1-2011-0268753-30
4 [심사청구]심사청구(우선심사신청)서
[Request for Examination] Request for Examination (Request for Preferential Examination)		 2011.04.15 불수리 (Non-acceptance) 1-1-2011-0280299-95
5 서류반려이유통지서
Notice of Reason for Return of Document		 2011.04.19 발송처리완료 (Completion of Transmission) 1-5-2011-0033172-62
6 서류반려통지서
Notice for Return of Document		 2011.05.30 발송처리완료 (Completion of Transmission) 1-5-2011-0047180-00
7 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2012.05.25 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
8 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2012.06.21 수리 (Accepted) 9-1-2012-0049219-33
9 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2012.07.11 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2012-0399153-76
10 [지정기간연장]기간연장(단축, 경과구제)신청서
[Designated Period Extension] Application of Period Extension(Reduction, Progress relief)		 2012.09.10 수리 (Accepted) 1-1-2012-0728647-01
11 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2012.10.11 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2012-0827111-96
12 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2012.10.11 수리 (Accepted) 1-1-2012-0827112-31
13 보정요구서
Request for Amendment		 2012.10.22 발송처리완료 (Completion of Transmission) 1-5-2012-0128539-54
14 [출원서등 보정]보정서(납부자번호)
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment(Payer number)		 2012.10.24 수리 (Accepted) 1-1-2012-0858866-53
15 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2013.02.01 수리 (Accepted) 4-1-2013-5019983-17
16 등록결정서
Decision to grant		 2013.02.06 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2013-0086571-29
17 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2014.12.24 수리 (Accepted) 4-1-2014-5157968-69
18 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2014.12.24 수리 (Accepted) 4-1-2014-5158129-58
19 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2014.12.24 수리 (Accepted) 4-1-2014-5157993-01
20 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.04.24 수리 (Accepted) 4-1-2019-5081392-49
21 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2020.05.15 수리 (Accepted) 4-1-2020-5108396-12
22 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2020.06.12 수리 (Accepted) 4-1-2020-5131486-63
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
이동 로봇에 장착된 동적 위치 및 방향 인식 장치가, 이동 로봇의 이동시 그 위치 및 방향을 동적으로 인식하는 방법으로서,(a) 특정 송신기(이하 '현 주기 송신기'라 한다)에서 송신된 초음파 신호를, 이동 로봇 동적 위치 및 방향 인식 장치의 초음파 수신기가 수신하는 단계;(b) 상기 수신된 초음파 신호를 이용하여, 이동 로봇의 현재 위치에서 상기 현 주기 송신기로부터 상기 초음파 수신기까지의 초음파 거리를 측정하는 단계;(c) 상기 이동 로봇의 이전 주기 위치에서의 상기 초음파 수신기로부터 타 송신기(이하 '이전 주기 송신기'라 한다)까지의 초음파 거리를, 상기 이동 로봇의 현재 위치에서 상기 초음파 수신기로부터 상기 이전 주기 송신기까지의 초음파 거리로 환산하도록 시간 보상을 수행하는 단계; 및(d) 상기 단계(b)에서 측정된 초음파 거리 및 단계(c)에서 시간 보상된 초음파 거리로부터 상기 이동 로봇의 현재 위치와 방향을 산출하는 단계를 포함하고,상기 단계(c)는,(c11) 이동 로봇의 양 바퀴의 회전량을 나타내는 엔코더 신호로부터, 다수의 선속도와 각속도를 산출하는 단계;(c12) 상기 다수의 선속도와 각속도 정보로부터 상기 이동 로봇의 현재 위치와 방향을 산출하는 단계;(c13) 상기 단계(c12)에서 산출된 이동 로봇의 위치와 방향으로부터 초음파 수신기의 현재 위치를 산출하는 단계; 및(c14) 상기 이동 로봇의 이전 주기 위치에서 상기 초음파 수신기와 상기 이전 주기 송신기 간의 초음파 거리 측정시 발생된 측정 오차를, 상기 단계(c13)에서 산출된 초음파 수신기의 위치와 상기 이전 주기 송신기 간의 거리에 적용하여, 시간 보상된 초음파 거리를 구하는 단계를 포함하며,상기 단계(c11)의 선속도와 각속도 산출주기는,송신기의 초음파 송신주기보다 작은 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 동적 위치 및 방향 인식 방법
2 2
청구항 1에 있어서,상기 초음파 수신기는 두 개 이상 설치되며,상기 단계(a) 내지 단계(c)는 설치된 상기 각각의 초음파 수신기에 대하여 수행되고,상기 단계(d)에서 산출되는 이동 로봇의 동적 위치 및 방향은, 상기 각 초음파 수신기에서 수신된 초음파로부터 측정되거나 시간 보상된 모든 초음파 거리를 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 동적 위치 및 방향 인식 방법
3 3
청구항 1에 있어서,상기 단계(b)의 초음파 거리는,상기 단계(a)에서 수신한 초음파 신호에 대하여 정합 필터 계산을 수행하여 산출되는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 동적 위치 및 방향 인식 방법
4 4
삭제
5 5
삭제
6 6
청구항 1에 있어서,m 개의 송신기가 존재하고 현재 시각을 tk, 이전 시각을 순차적으로 tk-1, tk-2,
7 7
청구항 1에 있어서,m 개의 송신기가 존재하고 현재 시각을 tk, 이전 시각을 순차적으로 tk-1, tk-2,
8 8
청구항 1에 있어서,상기 단계(d) 이후,(e) 확장 칼만 필터(extended Kalman filter)가, 상기 단계(d)에서 산출된 상기 이동 로봇의 현재 위치와 방향 정보 및, 엔코더 신호로부터 산출한 선속도 및 각속도 정보를 포함하는 오도메트리(odometry) 정보로부터, 이동 로봇의 위치와 방향을 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 동적 위치 및 방향 인식 방법
9 9
청구항 8에 있어서,상기 단계(e)는,(e11) 상기 오도메트리 정보 및 이전 주기에 상기 확장 칼만 필터에서 산출된 이동 로봇의 위치와 방향 값으로부터, 현재 주기의 이동 로봇의 위치와 방향 예측값 및 그 예측값의 표준편차의 제곱을 나타내는 공분산 행렬(covariance matrix) 예측값을 산출하는 단계; 및(e12) 상기 단계(d)에서 산출된 상기 이동 로봇의 현재 위치와 방향 정보 및, 상기 단계(e11)에서 산출된 현재 주기의 이동 로봇의 위치와 방향 예측값 및 공분산 행렬 예측값을 이용하여 최종적으로 이동 로봇의 위치와 방향값 및 그 공분산행렬 갱신값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 동적 위치 및 방향 인식 방법
10 10
이동 로봇의 이동시 그 위치 및 방향을 동적으로 인식하는 장치로서,송신기에서 송신된 초음파 신호를 수신하는 초음파 수신기;상기 수신된 초음파 신호를 이용하여, 송신기로부터 상기 초음파 수신기까지의 초음파 거리를 측정하는 초음파 거리 측정 모듈;상기 이동 로봇의 이전 주기 위치에서의 상기 초음파 수신기로부터 타 송신기(이하 '이전 주기 송신기'라 한다)까지의 초음파 거리를, 상기 이동 로봇의 현재 위치에서 상기 초음파 수신기로부터 상기 이전 주기 송신기까지의 초음파 거리로 환산하도록 시간 보상을 수행하는 시간 보상부;상기 초음파 거리 측정 모듈에서 측정된 초음파 거리 및 상기 시간 보상부에서 시간 보상된 초음파 거리로부터 상기 이동 로봇의 현재 위치와 방향을 산출하는 위치와 방향 산출부;이동 로봇의 선속도 및 각속도 정보를 포함하는 오도메트리(odometry) 정보를 산출하는 오도메트리 정보 산출부; 및상기 위치와 방향 산출 모듈에 의해 산출된 상기 이동 로봇의 현재 위치와 방향 정보 및, 상기 오도메트리 정보 산출부에 의해 산출된 오도메트리 정보로부터 이동 로봇의 위치와 방향을 산출하는 확장 칼만 필터(extended Kalman filter)부를 포함하고,상기 확장 칼만 필터부는,상기 오도메트리 정보 및 이전 주기에 상기 확장 칼만 필터부에서 최종 산출된 이동 로봇의 위치와 방향 값으로부터, 현재 주기의 이동 로봇의 위치와 방향 예측값 및 그 예측값의 표준편차의 제곱을 나타내는 공분산 행렬(covariance matrix) 예측값을 산출하는 위치와 방향값 예측부; 및상기 위치와 방향 산출 모듈에 의해 산출된 상기 이동 로봇의 현재 위치와 방향 정보 및, 상기 위치와 방향값 예측부에서 산출된 현재 주기의 이동 로봇의 위치와 방향 예측값 및 공분산 행렬 예측값을 이용하여 최종적으로 이동 로봇의 위치와 방향값 및 그 공분산행렬 갱신값을 산출하는 위치와 방향값 갱신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 동적 위치 및 방향 인식 장치
11 11
청구항 10에 있어서,상기 초음파 거리 측정 모듈은,상기 수신된 초음파 신호로부터, 정합 필터에 의한 계산을 수행하여 초음파 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 동적 위치 및 방향 인식 장치
12 12
삭제
13 13
청구항 10에 있어서,상기 오도메트리 정보 산출부는,이동 로봇의 양 바퀴의 회전량을 엔코더 신호로서 출력하는 엔코더; 및상기 엔코더 신호로부터 이동 로봇의 선속도 및 각속도 정보를 포함하는 오도메트리(odometry) 정보를 산출하는 오도메트리 정보 산출 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 동적 위치 및 방향 인식 장치
14 14
청구항 10에 있어서,상기 시간 보상부는,상기 오도메트리 정보 산출부에 의해 산출된 오도메트리 정보를 이용하여 상기 이동 로봇의 현재 위치와 방향을 산출하는 위치와 방향 산출 모듈;상기 위치와 방향 산출 모듈에서 산출된 이동 로봇의 위치와 방향으로부터 초음파 수신기의 현재 위치를 산출하는 수신기 위치 산출 모듈; 및상기 이동 로봇의 이전 주기 위치에서 상기 초음파 수신기와 상기 이전 주기 송신기 간의 초음파 거리 측정시 발생된 측정 오차를, 상기 수신기 위치 산출 모듈에서 산출된 초음파 수신기의 위치와 상기 이전 주기 송신기 간의 거리에 적용하여, 시간 보상된 초음파 거리를 구하는 시간 보상 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 동적 위치 및 방향 인식 장치
15 15
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16 16
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1 교육과학기술부 인간기능생활지원지능로봇 산업기술개발사업 실시간 제어 체계 기술(2세부)2차년
2 지식경제부 고려대학교 산학협력단 인력양성사업 OpenNL+를 위한 실시간 위치인식 기술개발 및 OpenNL+의 임베디드화