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전방 및 후방에 설치되어 견인력 및 추진력을 발생시킴과 동시에 분기관에서 각 구동 유닛의 각속도 차를 이용하여 조향이 가능한 2 개의 구동모듈(10, 40), 독립적인 컨트롤 장치 및 전원 공급 장치인 배터리를 각각 탑재하는 제어 모듈(20) 및 배터리 모듈(30), 각 모듈 간 견인력 및 추진력을 전달하며 비틀림을 방지하고 곡관 또는 분기관의 배관 내 형상에 따라 변형되어 배관 내 주행이 가능한 링크 모듈, 전방에 설치된 구동모듈의 중심에 부착되어 배관 내의 영상을 촬영하는 카메라(50)를 포함하여, 배관 내부를 이동 및 탐사하는 배관탐사 로봇시스템에 있어서,
상기 카메라(50)에 부착된 발광장치로 구성된 조명장치(60)
를 포함하며, 상기 카메라(50)가 상기 조명장치(60)에 의해 형성된 그림자를 촬영하고, 상기 제어 모듈에서는 상기 그림자만을 추출하기 위해 이진화, 스레쉬홀딩(Thresholding), 모폴로지 닫힘 및 열림 연산을 실시하며, 라벨링을 통해 1 개 이상의 영역들로 상기 그림자를 클러스터링하고, 랜드마크가 아닌 그림자를 제거하는 면적 필터링을 실시하며, 선택 라벨의 중심점을 추출하여 관로진행방향에 대한 랜드마크 정보를 추출하고, 라벨링 및 면적 필터링을 통해 구해진 그림자 영역이 실제 배관 요소의 그림자인지를 확인하는 패턴 매칭을 실시하여 랜드마크로 결정된 배관 요소는 랜드마크 타입을 결정하여 배관망 정보를 갱신하는 것을 특징으로 하는 배관 내 그림자를 이용한 랜드마크 인식방법에 기반한 배관탐사 로봇시스템
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청구항 1에 있어서,
상기 조명장치(60)는 다수개의 고휘도 LED 조립체로 형성되어 상기 카메라(50)를 둘러싸는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 배관 내 그림자를 이용한 랜드마크 인식방법에 기반한 배관탐사 로봇시스템
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청구항 2에 있어서,
상기 조명장치(60)는 상기 카메라의 후방에서 설치되고, 상기 카메라(50)와 일정 높이 차를 가지는 것을 특징으로 하는 배관 내 그림자를 이용한 랜드마크 인식방법에 기반한 배관탐사 로봇시스템
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청구항 1에 있어서,
상기 라벨링은 상기 그림자의 각 요소를 클러스터링하고, 상기 각 요소에 고유 식별 번호를 할당하며, 상기 각 요소의 크기를 측정하는 그라스 파이어(Grass Fire) 알고리즘이 적용되는 것을 특징으로 하는 배관 내 그림자를 이용한 랜드마크 인식방법에 기반한 배관탐사 로봇시스템
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청구항 4에 있어서,
상기 면적 필터링은 상기 라벨링이 완료된 그림자에서 각 라벨의 고유 식별 번호에 따른 1 개 이상의 그림자 영역을 추출하되, 상기 랜드마크 요소에 의해 발생된 그림자를 제외한 나머지는 소거하는 것을 특징으로 하는 배관 내 그림자를 이용한 랜드마크 인식방법에 기반한 배관탐사 로봇시스템
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청구항 5에 있어서,
상기 면적 필터링은 상기 제어 모듈 내 메모리에 기 저장된 그림자 영역 샘플을 이용하여 라벨링된 영역 중 샘플 이미지의 그림자 영역과 비교하고, 상기 비교 결과 유사도가 낮은 영역은 소거하는 것을 특징으로 하는 배관 내 그림자를 이용한 랜드마크 인식방법에 기반한 배관탐사 로봇시스템
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청구항 6에 있어서,
직관 내에서의 상기 면적 필터링은 상기 카메라가 촬영한 화면 중심으로부터 반경 60 픽셀 영역 내의 라벨은 소거하는 것을 특징으로 하는 배관 내 그림자를 이용한 랜드마크 인식방법에 기반한 배관탐사 로봇시스템
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청구항 6에 있어서,
상기 면적 필터링이 완료된 그림자의 가로 및 세로 중심 좌표(xavg, yavg)는 상기 라벨링 영역의 무게중심이며, n과 m은 n×m의 해상도를 갖는 라벨링 영역의 가로 총 픽셀 수 및 세로 총 픽셀 수를 의미하고, A는 라벨링 영역의 면적을 의미하며, B[i,j]는 이진 바이너리 함수로서 좌표(i,j)의 픽셀값이 0(검정색)이면 0의 값을 갖고, 0이 아니면 1의 값을 가지며, 하기 수학식을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 배관 내 그림자를 이용한 랜드마크 인식방법에 기반한 배관탐사 로봇시스템
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청구항 8에 있어서,
상기 제어 모듈(20)은 상기 그림자 영역의 중심 좌표(xavg, yavg)에서 상기 카메라(50)가 촬영한 영상의 중심 좌표(xc, yc)까지 이어진 직선과, 상기 카메라(50)의 중심축 사이의 각도(θ) 및 거리(L)를 하기 수학식으로 연산하는 것을 특징으로 하는 배관 내 그림자를 이용한 랜드마크 인식방법에 기반한 배관탐사 로봇시스템
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10
청구항 1에 있어서,
상기 제어 모듈(20)은 곡관 또는 분기관을 구별하기 위해, 상기 패턴 매칭이 완료된 그림자 이미지와 상기 제어 모듈 내 기 저장된 분류 패턴 이미지를 비교하되, 상기 그림자 이미지가 1 개의 관로 이미지인 경우, 곡관 또는 분기관 타입 1로 분류하고, 상기 그림자 이미지가 2 개의 관로 이미지인 경우, 분기관 타입 2로 분류하며, 상기 곡관 또는 분기관 타입 1을 구분하기 위해 반사점을 확인하여 분류 및 구분하는 것을 특징으로 하는 배관 내 그림자를 이용한 랜드마크 인식방법에 기반한 배관탐사 로봇시스템
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청구항 10에 있어서,
상기 제어 모듈(20)은 상기 배관탐사 로봇이 랜드마크 요소에 진입하기 직전까지의 이동 거리를 바퀴의 엔코더 정보를 이용하여 측정하고, 곡관 및 분기관으로 진행하면 이동 거리 측정을 중단하여 기 저장된 랜드마크 타입에 따른 이동거리 값을 산출 및 업데이트하여 상기 랜드마크로 지도를 구축하는 것을 특징으로 하는 배관 내 그림자를 이용한 랜드마크 인식방법에 기반한 배관탐사 로봇시스템
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청구항 1에 있어서,
상기 제어 모듈(20)은 상기 배관탐사 로봇이 곡관 및 분기관을 이동할 때 회전을 감지하고, 요잉(Yawing) 및 피칭(Pitching)을 측정하기 위한 2축 자이로 모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 배관 내 그림자를 이용한 랜드마크 인식방법에 기반한 배관탐사 로봇시스템
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