KR-102961856-B1 - Intelligent Worker-Recognition and Tracking Mobile Robot

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Abstract

본 발명은 작업자 인식 지능형 추종 이동 로봇에 관한 것으로서, 주행구동부의 구동에 의해 주행이 가능하며 물건을 탑재할 수 있게 형성된 메인바디와, 상기 메인바디에 장착되어 전방 영상을 촬영하는 카메라와, 상기 메인바디에 장착되며, 해당 메인바디의 전방에 위치한 전방 물체에 대한 거리를 측정하는 거리 측정기와, 상기 카메라로부터 검출된 영상에 대해 등록된 고유 작업자 식별 정보가 있는지를 판단하고, 등록된 고유 작업자 식별정보가 있으면, 상기 거리 측정기에서 검출된 정보를 이용하여 등록된 고유작업자와 설정된 유지 거리를 유지하도록 상기 주행구동부를 제어하는 추종제어부와, 작업자가 착용한 의복에 설치되며 상기 고유 작업자 식별정보가 기록된 식별시트를 구비한다. 본 발명에 따른 작업자 인식 지능형 추종 이동 로봇은 영상인식에 의해 추종자를 구별하여 추종할 수 있으면서도 인식오류를 저감시킬 수 있는 장점이 있다. 본 결과물은 2024년도 교육부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 지자체-대학 협력기반 지역혁신 사업의 결과이다.(2021RIS-002)

Inventors

현웅근

Assignees

호남대학교 산학협력단

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20240911

Claims (5)

주행구동부의 구동에 의해 주행이 가능하며 물건을 탑재할 수 있게 형성된 메인바디; 상기 메인바디에 장착되어 전방 영상을 촬영하는 카메라; 상기 메인바디에 장착되며, 해당 메인바디의 전방에 위치한 전방 물체에 대한 거리를 측정하는 거리 측정기; 상기 카메라로부터 검출된 영상에 대해 등록된 고유 작업자 식별 정보가 있는지를 판단하고, 등록된 고유 작업자 식별정보가 있으면, 상기 거리 측정기에서 검출된 정보를 이용하여 등록된 고유작업자와 설정된 유지 거리를 유지하도록 상기 주행구동부를 제어하는 추종제어부; 작업자가 착용한 의복에 설치되며 상기 고유 작업자 식별정보가 기록된 식별시트; 및 상기 작업자가 착용한 의복에 설치되어 상기 작업자의 움직임에 의해 상기 식별시트가 변형되는 것을 방지하는 변형방지부;를 구비하는, 작업자 인식 지능형 추종 이동 로봇.
삭제
제1항에 있어서, 상기 변형방지부는 상기 식별시트에 인접된 상기 의복에 설치되며, 내부에 에어가 주입되는 충진공간이 형성되되, 해당 충진공간에 에어가 주입되면 팽창하는 팽창튜브; 및 상기 팽창튜브에 에어를 주입하는 에어 주입부;를 구비하는, 작업자 인식 지능형 추종 이동 로봇.
제3항에 있어서, 상기 팽창튜브는 상기 식별시트의 가장자리를 따라 연장형성된, 작업자 인식 지능형 추종 이동 로봇.
제4항에 있어서, 상기 변형방지부는 상기 식별시트에 대한 상기 메인바디의 접근을 감지하는 접근감지부; 및 상기 접근감지부에서 상기 메인바디가 접근이 감지되면 상기 팽창튜브가 팽창하도록 상기 에어 주입부를 제어하는 팽창 제어부;를 더 구비하는, 작업자 인식 지능형 추종 이동 로봇.

Description

작업자 인식 지능형 추종 이동 로봇{Intelligent Worker-Recognition and Tracking Mobile Robot} 본 발명은 작업자 인식 지능형 추종 이동 로봇에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 추종대상 작업자를 영상인식처리에 의해 인식하면서 추종할 수 있도록 된 작업자 인식 지능형 추종 이동 로봇에 관한 것이다. 일반적으로, 자율주행 로봇은 메인바디 내에 전원 및 센서가 탑재되어 외부로부터 신호와 전원의 공급 없이도 자율적으로 이동이 가능한 로봇을 말한다. 이러한 자율주행 로봇은 일정 공간의 지도 정보를 내장하고 있으며, 일정공간을 자유롭게 이동하기 위하여 현재 자기 위치를 파악한 후 목적지까지의 이동 경로를 설정하여 센서를 통해 감지되는 장애물을 피해 설정된 목적지로 이동한다. 자율주행 로봇은 실내의 청소를 위한 청소용 로봇 및 외부의 침입자로부터 집안의 경비를 담당하는 보안용 로봇 등 그 응용 범위가 확대되고 있는 추세이다. 한편, 사용자 추종기술은 사용자와의 인터랙션과 주행기술이 결합된 것으로서 사용자 입장에서 다양한 서비스를 받을수 있어서 매우 편리하다. 예를 들어서 물건을 들고 따라오는 등의 일을 시킬 수 있다. 이러한 추종 이동 로봇으로서, 국내 공개특허 제10-2016-0063140호에는 추종대상 객체가 소지한 송신부에서 송출되는 신호를 수신하면서 객체를 추종하는 로봇이 게시되어 있다. 그런데, 이러한 무선신호 추종방식은 신호교란에 취약한 단점이 있다. 도 1은 본 발명에 따른 작업자 인식 지능형 추종 이동 로봇에 대한 사시도이고, 도 2는 도 1의 작업자 인식 지능형 추종 이동 로봇의 변형방지부에 대한 사시도이고, 도 3 및 도 4는 도 1의 작업자 인식 지능형 추종 이동 로봇에 대한 블럭도이다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 작업자 인식 지능형 추종 이동 로봇에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 대하여, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있다는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 도 1 내지 도 4에는 본 발명의 실시 예에 따른 작업자 인식 지능형 추종 이동 로봇이 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 작업자 인식 지능형 추종 이동 로봇은 메인바디(110), 카메라(131), 조도센서(135) 거리측정기, 조명부(137), 무선통신부(139), 엔코더(140), 추종제어부(142), 식별시트(160), 원격조정기(200)를 구비한다. 메인바디(110)는 바퀴(121)를 구동하는 주행구동부(120)에 의해 주행할 수 있도록 되어 있다. 여기서, 메인바디(110)는 바퀴(121)와는 다르게 캐터필러 등 공지된 다양한 방식으로 주행될 수 있게 형성될 수 있다. 상기 메인바디(110)는 물건을 탑재할 수 있게 상면이 평평한 구조로 형성된 것이 적용되어 있고, 도시된 예와 다르게 수납 공간이 갖으며 상부가 개방된 수납부가 마련된 구조로 형성될 수 있음은 물론이다. 카메라(131)는 메인바디(110)의 전면부에 장착되어 전방 영상을 촬상하여 추종제어부(142)에 제공한다. 상기 거리측정기는 레이저 스캐너(133)가 적용되며, 상기 레이저 스캐너(131)는 메인바디(110)의 전면부에 장착되며 레이저를 설정된 스캔각도로 조사하면서 반사되어 수신된 광의 유무 및 수신까지 걸린 시간으로부터 전방 물체에 대한 거리를 측정하고, 물체에 대한 측정 거리 정보를 추종제어부(142)에 제공한다. 도시된 예와 다르게 거리 측정기는 초음파로 거리를 측정하는 초음파 거리 측정기가 적용될 수 있음은 물론이다. 조도센서(135)는 메인바디(110)에 설치되어 메인바디(110) 주위의 조도를 검출한다. 조명부(137)는 적어도 하나 이상의 발광다이오드가 어레이되어 조명용 광을 외부로 조사할 수 있도록 메인바디(110)에 설치되어 있다. 조명부(137)는 카메라(131)의 촬상영역에 대응되는 방향으로 광을 조사할 수 있게 메인바디(110)에 설치되면 된다. 무선통신부(139)는 원격조정기(200)에서 무선으로 송출된 정보를 수신하여 추종제어부(142)에 제공한다. 엔코더(140)는 바퀴(121)의 회전수를 검출하여 추종제어부(142)에 제공한다. 위치 검출부(141)는 메인바디(110)의 위치를 검출할 수 있도록 적용된 것이다. 위치 검출부(141)는 실내 천정에 식별가능하게 형성된 위치 인식용 마크(150)를 인식하여 위치를 파악할 수 있는 스타 게이저(star Gazer)가 적용될 수 있다. 여기서 위치 인식용 마크(150)는 천정에 상호 다른 문양으로 형성되어 있고, 후술되는 추종제어부(142)는 위치검출부(141)에 인식된 마크(150)로부터 자신의 위치를 판단할 수 있는 마크 매칭 실내 지도정보가 마련되어 있다. 이와는 다르게, 위치 검출부(141)는 바닥에 위치 인식용으로 형성된 마크 또는 알에프 아이디를 인식하는 것이 적용될 수 있음은 물론이다. 식별시트(160)는 인체에 착용할 수 있으면서 고유 작업자 식별정보가 기록되어 있다. 식별시트(160)는 의복에 부착할 수 있게 별도의 시트로 형성되거나, 착용 의복 자체에 일체로 형성될 수 있다. 상기 식별시트(160)는 복수개로 구획되며 고유 분할번호가 부여된 분할영역을 갖으며 고유식별정보에 대응되게 분할 영역에 상호 다른 색상으로 채색될 수 있게 형성되어 있다. 도시된 예에서는 식별시트(160)는 사각형상으로 형성되고 크기가 동일하거나 다르게 분할된 5개의 분할영역을 갖으며 각 분할영역은 다양한 색상으로 채색되고, 채색패턴에 따라 고유식별번호가 생성된다. 원격조정기(200)는 메인바디(110)의 작동을 사용자가 설정할 수 있도록 되어 있고, 사용자가 설정된 메인바디(110) 작동에 대한 조작신호를 무선으로 송출한다. 추종제어부(142)는 레이저 스캐너(133)에서 검출된 정보를 이용하여 전방에 있는 물체 또는 작업자(10)와의 거리를 산출한다. 또한, 추종제어부(142)는 엔코더(140)에서 출력되는 정보를 이용하여 메인바디(110)[0039] 의 이동 경로를 파악하고, 위치검출부(141)에서 검출된 위치 식별용 마크(150)를 이용하여 메인바디(110)의 현재 위치를 판단한다. 추종제어부(142)는 추종모드로 설정된 경우 카메라(131)로부터 검출된 식별시트(160) 영상에 대해 등록된 고유 작업자 식별 정보가 있는지를 판단하고, 등록된 고유 작업자 식별정보가 있으면, 레이저 스캐너(133)에서 검출된 정보를 이용하여 등록된 고유작업자와 설정된 유지 거리를 유지하도록 주행구동부(120)를 제어한다. 여기서, 추종제어부(142)는 식별시트(160)의 분할영역(160a) 각각의 고유분할번호 및 기입된 색상 정보로부터 고유식별정보를 판독처리한다. 또한, 추종대상 고유 작업자 식별정보는 추종대상자가 이용하는 식별시트(160)의 고유식별정보를 말하며 미리 추종제어부(142)에 등록되어 있다.따라서, 미리 등록된 고유식별정보에 해당하는 식별시트(160)를 등에 착용한 작업자(10)는 원격조정기(200)를 이용하여 추종모드로 설정하고 이동하면, 메인바디(110)는 카메라(131)에서 검출된 영상으로부터 고유식별정보를 파악하는 추종제어부(142)의 제어에 의해 작업자(10)를 설정된 유지거리만큼 유지하면서 추종한다. 특히, 인체의 외형 자체를 영상인식에 의해 식별하는 방식에 비해 식별시트(160)를 이용하여 인식하는 본 방식은 인식에러를 훨씬 줄일 수 있으면서 영상인식 처리 연산부담도 줄어드는 장점을 제공한다. 한편, 추종 제어부(142)는 조도센서(135)에서 검출된 조도가 설정된 기준조도이하이면 식별시트(160)의 정상적인 인식 환경을 유지하기 위해 조명부(137)가 가동되게 제어한다. 이상에서 설명된 작업자 추종 이동 대차에 의하면, 영상인식에 의해 추종자를 구별하여 추종할 수 있으면서도 인식오류를 저감시킬 수 있는 장점을 제공한다. 한편, 본 발명에 따른 작업자 인식 지능형 추종 이동 로봇(100)은 상기 작업자가 착용한 의복에 설치되어 상기 작업자의 움직임에 의해 상기 식별시트가 변형되는 것을 방지하는 변형방지부(300)를 더 구비한다. 상기 변형방지부(300)는 상기 식별시트(160)에 인접된 상기 의복에 설치되며, 내부에 에어가 주입