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인공지능 기반 로봇 매니퓰레이터의 자동 제어 시스템 및 방법

  • 기술번호 : KST2021000647
  • 담당센터 : 경기기술혁신센터
  • 전화번호 : 031-8006-1570
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 매니퓰레이터의 자동 제어 기술에 관한 것으로서, 상세하게는 강화학습을 통해 최적화된 동작모델에 근거해 인공신경망을 학습시켜 만든 인공지능 기반의 모델을 이용하여 로봇 매니퓰레이터의 작업수행 과정을 자동 제어하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명에 따른 인공지능 기반의 모델 생성 방법은, 로봇의 작업수행 과정을 자동 제어하기 위한 인공지능 기반의 모델을 생성하는 방법으로서, 작업자의 작업수행정보를 입력받아 초기 동작모델을 생성하는 단계와, 상기 생성한 초기 동작모델에 따라 로봇의 작업수행 중에 획득한 작업수행 영상, 로봇 배치정보 및 상기 초기 동작모델의 로봇 제어신호를 학습 데이터로 입력받아 심층신경망을 학습시키는 단계와, 상기 학습된 심층신경망으로부터 출력된 로봇 제어신호를 입력받아 새로운 동작모델을 생성하는 단계와, 강화학습에 의해 상기 새로운 동작모델을 최적화하는 단계를 포함한다.
Int. CL B25J 9/16 (2006.01.01) G06N 3/02 (2019.01.01)
CPC B25J 9/163(2013.01) B25J 9/161(2013.01) B25J 9/1679(2013.01) B25J 9/1697(2013.01) G06N 3/02(2013.01)
출원번호/일자 1020190090793 (2019.07.26)
출원인 한국생산기술연구원
등록번호/일자
공개번호/일자 10-2021-0012672 (2021.02.03) 문서열기
공고번호/일자
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2019.07.26)
심사청구항수 9

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국생산기술연구원 대한민국 충청남도 천안시 서북구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 이상형 서울특별시 도봉구
2 조남준 서울특별시 성동구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 특허법인명인 대한민국 서울특별시 강남구 테헤란로*길 **, *층(역삼동, 두원빌딩)

최종권리자

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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2019.07.26 수리 (Accepted) 1-1-2019-0769469-27
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2020.04.09 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2020.06.12 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-6-2020-0160156-19
4 의견제출통지서
Notification of reason for refusal
2020.10.29 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2020-0750842-82
5 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견서·답변서·소명서
2020.12.07 수리 (Accepted) 1-1-2020-1322182-61
6 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment
2020.12.07 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2020-1322183-17
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번호 청구항
1 1
로봇의 작업수행 과정을 자동 제어하기 위한 인공지능 기반의 모델을 생성하는 방법에 있어서, 작업자의 작업수행정보를 입력받아 초기 동작모델을 생성하는 단계와,상기 생성한 초기 동작모델에 따라 로봇의 작업수행 중에 획득한 작업수행 영상, 로봇 배치정보 및 상기 초기 동작모델의 로봇 제어신호를 학습 데이터로 입력받아 심층신경망을 학습시키는 단계와, 상기 학습된 심층신경망으로부터 출력된 로봇 제어신호를 입력받아 새로운 동작모델을 생성하는 단계와,강화학습에 의해 상기 새로운 동작모델을 최적화하는 단계를 포함하는 인공지능 기반의 모델 생성 방법
2 2
제1항에 있어서, 상기 최적화된 동작모델에 따라 로봇의 작업수행 중에 획득한 작업수행 영상, 로봇 배치정보 및 상기 최적화된 동작모델의 로봇 제어신호를 학습 데이터로 입력받아 상기 학습된 심층신경망을 다시 학습시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 모델 생성 방법
3 3
제1항에 있어서,상기 작업자의 작업수행정보는 작업자가 로봇을 잡고 지도하는 과정에서 생성된 로봇의 배치정보(로봇 조인트 정보, 로봇의 손끝의 위치/자세, 속도, 가속도, 힘, 토크 등)인 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 모델 생성 방법
4 4
제1항에 있어서, 상기 새로운 동작모델을 최적화하는 단계는 상기 새로운 동작모델로부터 초기 정책을 생성하여 초기 정책에서 보상함수를 계산하고, 보상함수로 초기 정책을 개선하여 개선된 정책을 생성하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 모델 생성 방법
5 5
제4항에 있어서,상기 보상함수는 작업자의 작업수행에 따라 획득한 이미지로부터 구한 공간 벡터 값과 이후 동작모델에 의한 작업수행에 따라 획득한 이미지로부터 구한 공간 벡터 값의 평균 제곱근 오차(RMSE)가 최소가 되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 모델 생성 방법
6 6
인공지능 기반으로 로봇의 작업수행을 자동 제어하는 방법에 있어서, 작업자의 작업수행정보에 근거해 생성한 초기 동작모델에 따라 로봇의 작업수행 중에 획득한 데이터를 이용해 심층신경망을 학습시키고, 심층신경망으로부터 출력된 로봇 제어신호에 근거해 생성한 동작모델을 강화학습에 의해 최적화하여 최적화된 동작모델에 따라 로봇의 작업수행 중에 획득한 데이터를 이용해 심층신경망을 다시 학습시켜 이러한 심층신경망이 적용된 제어장치가 카메라 영상 및 로봇의 배치정보를 입력받아 로봇의 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 자동 제어 방법
7 7
제6항에 있어서, 상기 작업자의 작업수행정보는 작업자가 로봇을 잡고 지도하는 과정에서 생성된 로봇의 배치정보(로봇 조인트 정보, 로봇의 손끝의 위치/자세, 속도, 가속도, 힘, 토크 등)인 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 자동 제어 방법
8 8
제6항에 있어서, 상기 심층신경망으로부터 출력된 로봇 제어신호에 근거해 생성한 동작모델로부터 초기 정책을 생성하여 초기 정책에서 보상함수를 계산하고, 보상함수로 초기 정책을 개선하여 개선된 정책을 생성하여 동작모델을 최적화하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 자동 제어 방법
9 9
제8항에 있어서,상기 보상함수는 작업자의 작업수행에 따라 획득한 이미지로부터 구한 공간 벡터 값과 이후 동작모델에 의한 작업수행에 따라 획득한 이미지로부터 구한 공간 벡터 값의 평균 제곱근 오차(RMSE)가 최소가 되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 자동 제어 방법
10 10
작업을 수행하면서 로봇 배치정보를 출력하는 로봇 매니퓰레이터와, 상기 로봇 매니퓰레이터와 주변 환경을 촬영하여 작업수행 영상을 획득하는 카메라 모듈과,상기 로봇 매니퓰레이터의 로봇 배치정보 및 상기 카메라 모듈의 작업수행 영상을 입력받아 인공지능 기반 모델을 통해 분석하여 로봇 매니퓰레이터의 동작제어를 위한 로봇 제어신호를 출력하는 제어장치를 포함하는 인공지능 기반 로봇 매니퓰레이터의 자동 제어 시스템
11 11
제10항에 있어서,상기 제어장치에 적용되는 인공지능 기반 모델은 작업자의 작업수행정보에 근거해 생성한 초기 동작모델에 따라 로봇 매니퓰레이터의 작업수행 중에 획득한 데이터를 이용해 심층신경망을 학습시키고, 심층신경망으로부터 출력된 로봇 제어신호에 근거해 생성한 동작모델을 강화학습에 의해 최적화하여 최적화된 동작모델에 따라 로봇 매니퓰레이터의 작업수행 중에 획득한 데이터를 이용해 심층신경망을 다시 학습시켜 생성하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 로봇 매니퓰레이터의 자동 제어 시스템
12 12
제10항에 있어서, 상기 작업자의 작업수행정보는 작업자가 로봇을 잡고 지도하는 과정에서 생성된 로봇의 배치정보(로봇 조인트 정보, 로봇의 손끝의 위치/자세, 속도, 가속도, 힘, 토크 등)인 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 로봇 매니퓰레이터의 자동 제어 시스템
13 13
제10항에 있어서, 상기 심층신경망으로부터 출력된 로봇 제어신호에 근거해 생성한 동작모델로부터 초기 정책을 생성하여 초기 정책에서 보상함수를 계산하고, 보상함수로 초기 정책을 개선하여 개선된 정책을 생성하여 동작모델을 최적화하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 로봇 매니퓰레이터의 자동 제어 시스템
14 14
제13항에 있어서,상기 보상함수는 작업자의 작업수행에 따라 획득한 이미지로부터 구한 공간 벡터 값과 이후 동작모델에 의한 작업수행에 따라 획득한 이미지로부터 구한 공간 벡터 값의 평균 제곱근 오차(RMSE)가 최소가 되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 로봇 매니퓰레이터의 자동 제어 시스템
15 15
인공지능 기반으로 로봇의 작업수행을 자동 제어하는 제어장치에 있어서, 상기 제어장치는 로봇 매니퓰레이터의 로봇 배치정보 및 카메라 모듈의 작업수행 영상을 입력받아 인공지능 기반 모델을 통해 분석하여 로봇 매니퓰레이터의 동작제어를 위한 로봇 제어신호를 출력하며, 상기 인공지능 기반 모델은 작업자의 작업수행정보에 근거해 생성한 초기 동작모델에 따라 로봇의 작업수행 중에 획득한 데이터를 이용해 심층신경망을 학습시키고, 심층신경망으로부터 출력된 로봇 제어신호에 근거해 생성한 동작모델을 강화학습에 의해 최적화하여 최적화된 동작모델에 따라 로봇의 작업수행 중에 획득한 데이터를 이용해 심층신경망을 다시 학습시켜 생성하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 제어장치
16 16
제15항에 있어서, 상기 작업자의 작업수행정보는 작업자가 로봇을 잡고 지도하는 과정에서 생성된 로봇의 배치정보(로봇 조인트 정보, 로봇의 손끝의 위치/자세, 속도, 가속도, 힘, 토크 등)인 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 제어장치
17 17
제15항에 있어서, 상기 심층신경망으로부터 출력된 로봇 제어신호에 근거해 생성한 동작모델로부터 초기 정책을 생성하여 초기 정책에서 보상함수를 계산하고, 보상함수로 초기 정책을 개선하여 개선된 정책을 생성하여 동작모델을 최적화하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 제어장치
18 18
제17항에 있어서,상기 보상함수는 작업자의 작업수행에 따라 획득한 이미지로부터 구한 공간 벡터 값과 이후 동작모델에 의한 작업수행에 따라 획득한 이미지로부터 구한 공간 벡터 값의 평균 제곱근 오차(RMSE)가 최소가 되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 제어장치
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순번 연구부처 주관기관 연구사업 연구과제
1 산업통상자원부 한국생산기술연구원 산업기술혁신사업 - 산업핵심기술개발사업 실제 제조환경에서 인간 작업모습 관찰에 의한 작업이해를 통하여 실시간 작업계획의 정확도를 90%이상 달성하기 위한 로봇 판단지능기술 개발