KR100194216B1 - 비젼 시스템을 이용한 이동형 로보트의 위치보정장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

작업 위치 좌표점과 작업대에 장착되어 있는 기준 랜드마크 위치에 해당된 데이터를 각각 비전 제어기에 설정하고 저장하는 제1단계와, 상기 제1단계를 수행한 후 비전 제어기가 구비된 로봇이 탑재된 이동수단을 작업대로 이송시키는 제2단계와, 상기 제2단계에서 이동수단이 작업대의 위치에 도달하였을 때, 복수개의 카메라에서 촬상한 랜드마크의 위치 데이터와 상기 제1단계에서 설정한 기준 랜드마크의 위치 데이터를 상호 비교하는 제3단계, 및 상기 제3단계에서 비교한 위치 데이터가 다를 경우, 촬상한 랜드마크의 위치와 기준 랜드마크의 위치와의 오차값을 계산하고 산출한 오차 값만큼 로봇의 위치를 원점으로 보정한 후 로봇의 작업을 개시하는 제4단계를 구비함으로써, 불규칙한 노면이나 무인차의 불규칙한 복원 특성에 의한 무인차의 3차원적인 위치 오차에 대해서도 이동형 로봇이 3차원 위치 보정을 할 수 있어 이동체나 노면의 영향에 관계없이 항상 정확한 위치 보정이 가능하게 되어 작업의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 비전 시스템을 이용한 이동형 로봇의 위치보정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

비젼 시스템을 이용한 이동형 로봇의 위치보정 장치 및 그 방법

본 발명은 비전 시스템을 이용한 이동형 로봇의 위치보정 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 불규칙한 노면이나 무인차의 불규칙한 복원 특성에 의한 무인차의 3차원적인 위치 오차에 대해서도 이동형 로봇이 3차원 위치보정을 할 수 있는 비전 시스템을 이용한 이동형 로봇의 위치보정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반 산업 현장에서 사용되고 있는 로봇은 고정된 위치에서 교시된 위치좌표계를 따라 조립, 용접 등의 작업을 수행한다.

상기와 같이 작업 현장에서 사용되고 있는 로봇의 응용 기술이 발달하면서 로봇은 고정된 위치에서만 작업을 하는 것이 아니라 레일 또는 무인차와 같은 이동장치에 탑재되어 여러곳의 작업 공간에서 작업을 할 수 있는 시스템이 개발 적용되고 있다.

상기 이동형 로봇의 적용에 있어서 무인차와 같은 이동 장치는 간편하게 설치 및 변경이 가능한 장점이 있는 반면에 위치 정밀도가 로봇의 위치 정밀도보다 상대적으로 불량하여 위치 보정이 요구되었다.

상기 이동형 로봇의 위치 보정을 위해 종래에는 무인차가 이상적인 평면상을 이동한다고 가정하여 랜드마크와 카메라를 이용한 2차원 버전 시스템을 사용하였는데, 실제로 무인차는 노면에 의해 이상적인 평면 주행을 할 수 없을 뿐만 아니라 무인차의 서스펜션의 불규칙한 복원성에 의한 위치 변화 등이 발생하여 작업이 불가능한 경우가 있었다.

본 발명의 목적은, 불규칙한 노면이나 무인차의 불규칙한 복원 특성에 의한 무인차의 3차원적인 위치 오차에 대해서도 이동형 로봇이 3차원 위치보정을 할 수 있는 비전 시스템을 이용한 이동형 로봇의 위치보정 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는, 일정 위치에 탑재된 로봇을 이송경로를 따라 이송시키는 이동수단; 상기 이동수단 본체의 서로 다른 위치에 장착되어 작업대에 있는 랜드마크를 촬상하여 출력하는 복수 개의 카메라; 상기 카메라 사이의 각도와 거리 및 복수 개의 카메라에서 출력되는 화상 정보와 랜드마크의 크기를 이용하여 3차원적인 위치 정보를 계산하는 비전 제어기; 및 상기 비전 제어기에서 출력되는 위치 정보에 따라 이동수단에 탑재된 로봇의 이동량을 제어하는 로봇 제어기를 구비한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구현 작동 방법은, 작업 위치 좌표점과 작업대에 장착되어 있는 기준 랜드마크 위치에 해당된 데이터를 각각 비전 제어기에 설정하고 저장하는 제1단계; 상기 제1단계를 수행한 후 비전 제어기가 구비된 로봇이 탑재된 이동수단을 작업대로 이송시키는 제2단계; 상기 제2단계에서 이동수단이 작업대의 위치에 도달하였을 때, 복수개의 카메라에서 촬상한 랜드마크의 위치 데이터와 상기 제1 단계에서 설정한 기준 랜드마크의 위치 데이터를 상호 비교하는 제3단계; 및 상기 제3단계에서 비교한 위치 데이터가 다를 경우, 촬상한 랜드마크의 위치와 기준 랜드마크의 위치와의 오차 값을 계산하고 산출한 오차 값만큼 로봇의 위치를 원점으로 보정한 후 로봇의 작업을 개시하는 제4단계를 구비한다.

제1도는 본 발명에 따른 비전 시스템을 이용한 이동형 로봇의 위치보정 장치를 나타낸 평면도이고,

제2도는 본 발명에 따른 비전 시스템을 이용한 이동형 로봇의 위치보정 장치의 시스템 구성도이고,

제3도는 본 발명에 의한 비전 시스템을 이용한 이동형 로봇의 위치보정 장치의 작동을 설명하는 순서도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 이동수단(무인차) 12 : 로봇

13 : 비전 제어기 14 : 로봇 제어기

16 : 제1카메라 18 : 제2카메라

20 : 작업대 22 : 랜드마크

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 제1도는 본 발명에 따른 비전 시스템을 이용한 이동형 로봇의 위치보정 장치를 나타낸 평면도이고, 제2도는 본 발명에 따른 비전 시스템을 이용한 이동형 로봇의 위치보정 장치의 시스템 구성도이다.

제1도 및 제2도에서, 이동수단(10)은 일정 위치에 탑재된 로봇(12)을 이송 경로를 따라 작업대(20)로 이송시키도록 구성되어 있으며, 제1, 제2카메라(16,18)는 상기 이동수단(10) 본체의 서로 다른 위치에 장착되어 작업대(20)에 있는 랜드마크(22)를 촬상하여 출력하도록 구성되어 있다.

비전 제어기(13)는 상기 카메라(16,18) 사이의 각도와 거리 및 복수개의 카메라(16,18)에서 출력되는 화상 정보 그리고 랜드마크(22)의 크기를 이용하여 3차원적인 위치 정보를 계산하여 설정된 기준 랜드마크 위치 정보와 입력된 랜드마크의 위치 정보를 비교하여 그 오차 값을 출력하도록 구성되어 있다.

한편, 로봇 제어기(14)는 상기 비전 제어기(13)에서 출력되는 랜드마크 위치 정보의 오차 값에 따라 이동수단(10)에 탑재된 로봇(12)의 이동량을 제어하도록 구성되어 있다.

상기와 같은 실시예를 가진 이동형 로봇의 위치보정 장치의 작동을 제3도에 도시된 순서도를 인용하여 상세히 기술하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 이동형 로봇(12)의 위치보정 장치의 비전 제어기(13)에 작업 위치 좌표점과 기준 랜드마크 위치를 스텝 S1과 같이 저장한 상태에서 무인차인 이동수단(10)을 스텝 S2와 같이 이송시키면 상기 이동수단(10)은 작업대(20)가 있는 위치까지 이동한 후 스텝 S3과 같이 정지한다.

상기 이동수단(10)이 이송 경로를 따라 이송하여 작업대(20)가 있는 위치에 도달하게 되면 상기 이동수단(10)의 본체에 각각 장착되어 있는 제1, 제2 카메라 (16,18)가 작업대(20)에 장착되어 있는 랜드마크(22)를 촬상하면 비전 제어기(13)는 상기 제1, 제2카메라(16,18)에서 출력되는 화상 정보 등을 이용하여 스텝 S4와 같이 랜드마크(22) 위치를 계산한 후 스텝 S5에서 설정한 기준 랜드마크 위치와 촬상한 랜드마크 위치가 동일한가를 판단한다.

상기 스텝 S5에서 판단한 결과 미리 설정한 기준 랜드마크 위치와 입력된 랜드마크 위치가 다르면 스텝 S7로 나아가서 기준 랜드마크 위치와의 위치 오차 값을 계산하고, 계산한 데이터를 로봇 제어기(14)에 공급하여 스텝 S8과 같이 위치오차 값만큼 로봇의 위치를 원점(기준 랜드마크의 위치)으로 보정한 후 스텝 S6과 같이 로봇의 작업을 개시한다.

물론, 상기 스텝 S5에서 판단한 결과, 촬상한 랜드마크의 위치와 설정된 기준 랜드마크의 위치가 동일하면, 로봇의 위치보정없이 스텝 S6과 같이 로봇의 작업을 개시한다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는, 불규칙한 노면이나 무인차의 불규칙한 복원 특성에 의한 무인차의 3차원적인 위치 오차에 대해서도 이동형 로봇이 3차원 위치 보정을 할 수 있어 이동체나 노면의 영향에 관계없이 항상 정확한 위치보정이 가능하게 되어 작업의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 일정 위치에 탑재된 로봇을 이송경로를 따라 이송시키는 이송수단; 상기 이송수단 본체의 서로 다른 위치에 장착되어 작업대에 있는 랜드마크를 촬상하여 출력하는 복수 개의 카메라; 상기 카메라 사이의 각도와 거리 및 복수 개의 카메라에서 출력되는 화상 정보와 랜드마크의 크기를 이용하여 3차원적인 위치 정보를 계산하는 비전 제어기; 및 상기 비전 제어기에서 출력되는 위치 정보에 따라 이동수단에 탑재된 로봇의 이동량을 제어하는 로봇 제어기를 구비한 것을 특징으로 하는 비전 시스템을 이용한 이동형 로봇의 위치보정 장치.
2. 작업 위치 좌표점과 작업대에 장착되어 있는 기준 랜드마크 위치에 해당된 데이터를 각각 비전 제어기에 설정하고 저장하는 제1단계; 상기 제1단계를 수행한 후 비전 제어기가 구비된 로봇이 탑재된 이동수단을 작업대로 이송시키는 제2단계; 상기 제2단계에서 이동수단이 작업대의 위치에 도달하였을 때, 복수개의 카메라에서 촬상한 랜드마크의 위치 데이터와 상기 제1단계에서 설정한 기준 랜드마크의 위치 데이터를 상호 비교하는 제 3단계; 및 상기 제3단계에서 비교한 위치 데이터가 다를 경우, 촬상한 랜드마크의 위치와 기준 랜드마크의 위치와의 오차 값을 계산하고 산출한 오차 값만큼 로봇의 위치를 원점으로 보정한 후 로봇의 작업을 개시하는 제4단계를 구비한 것을 특징으로 하는 비전 시스템을 이용한 이동형 로봇의 위치보정 방법.