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KR102378800B1 - 챔버내 로봇추적제어시스템 - Google Patents

챔버내 로봇추적제어시스템 Download PDF

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KR102378800B1
KR102378800B1 KR1020190077370A KR20190077370A KR102378800B1 KR 102378800 B1 KR102378800 B1 KR 102378800B1 KR 1020190077370 A KR1020190077370 A KR 1020190077370A KR 20190077370 A KR20190077370 A KR 20190077370A KR 102378800 B1 KR102378800 B1 KR 102378800B1
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강현인
정한욱
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 복수 개의 UWB 레이다를 이용하여 챔버 내의 로봇의 위치를 검출할 수 있는 챔버내 로봇추적제어시스템에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은, 챔버 내에 구비되는 UWB 레이다; 상기 UWB 레이다에 의한 데이터를 이용하여 상기 챔버 내에서 이동하는 로봇의 위치를 검출하는 위치검출부; 상기 위치검출부에 의한 로봇의 위치와 장애물의 위치를 비교하여 상기 로봇의 움직임을 제어하는 로봇제어부를 포함하여 구성되는 챔버내 로봇추적제어시스템을 제공한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 챔버 내에서 로봇의 위치를 실시간으로 파악할 수 있으므로 로봇의 이동경로가 적당한지 파악할 수 있으며, 위급한 사고를 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.

Description

챔버내 로봇추적제어시스템{Robot detection and control system within chamber}
본 발명은 챔버내 로봇추적제어시스템에 관한 것이며, 구체적으로 복수 개의 UWB 레이다를 이용하여 챔버 내의 로봇의 위치를 검출할 수 있는 챔버내 로봇추적제어시스템에 관한 것이다.
반도체 공정은 포토, 식각, 박막증착, 세정 등 다양한 공정들을 포함한다. 이러한 공정들은 주로 공정챔버 내에서 이루어지는데 챔버 내부로 웨이퍼나 여러 부품들을 이송하는데 로봇이 사용된다.
즉, 상기 로봇은 챔버 내로 기판을 이송하거나 공정이 끝난 기판을 챔버 밖으로 반송하는 일들을 한다.
도 1에 나타낸 종래기술 공개특허 제10-2018-0029367호에 의하면, 이송로봇 모니터링 방법이 기재되어 있다. 이러한 이송로봇은 지지부재(11), 지지부재에 위치되는 핸드(12), 핸드를 제어하는 제어기(20)를 포함하여 구성되며, 상기 제어기는 핸드의 구동과정에서 상기 핸드의 상태를 모니터링 하는 과정에서 이상이 있는 것으로 판단되면 핸드의 구동속도를 줄인 상태로 다시 구동하여 이상여부를 재감지하는 구성이 기재되어 있다.
하지만, 이러한 이송로봇은 핸드의 구동위치, 속도, 토크 등의 정보를 모니터링할 뿐 이송로봇의 위치 자체는 알 수 없다.
로봇을 수동 조작할 때에는 로봇을 기준으로 전진거리, 회전각도, 높낮이 등의 좌표를 이용하여 조작한다.
하지만, 로봇이 챔버 내부로 들어간 경우 밖에서는 로봇의 현재 위치를 파악할 수 없으며, 로봇이 벽과 같은 장애물에 충돌한 경우 실제로 로봇이 어떻게 움직여 사고가 났는지 알 수가 없다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것이며, 구체적으로 챔버 내에서 이동하는 로봇의 위치를 실시간으로 파악하여 적절하게 제어하기 위한 것이다.
또한, 로봇의 이동경로에 대한 데이터를 축적하여 최적화된 로봇의 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 챔버 내에 구비되는 UWB 레이다; 상기 UWB 레이다에 의한 데이터를 이용하여 상기 챔버 내에서 이동하는 로봇의 위치를 검출하는 위치검출부; 상기 위치검출부에 의한 로봇의 위치와 장애물의 위치를 비교하여 상기 로봇의 움직임을 제어하는 로봇제어부를 포함하여 구성되는 챔버내 로봇추적제어시스템을 제공한다.
상기 로봇제어부는 로봇의 좌표와 장애물의 좌표 사이의 측정거리를 계산하며, 상기 측정거리와 안전거리를 비교할 수 있다.
저장부에는 장애물마다 별개의 안전거리가 설정되어 저장되며, 상기 로봇제어부는 상기 위치검출부에 의한 로봇의 좌표에서 최단거리 장애물을 추출하여 상기 로봇의 좌표와 상기 최단거리 장애물 좌표와의 측정거리가 검출된 안전거리 이상인지 판단하는 것이 바람직하다.
상기 UWB 레이다는 3개 이상 구비되고, 상기 위치검출부는 UWB 레이다 각각에서 검출된 로봇과의 거리를 반지름으로 하는 가상의 원을 형성하고, 상기 원의 최다교점을 상기 로봇의 좌표로 설정할 수 있다.
상기 로봇에는 다른 장애물과 유전율이 다른 탐지유전체가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 로봇제어부는 반복되는 동일한 작업에서 챔버 내부의 장애물의 좌표와 로봇의 좌표 사이의 측정거리를 계산하여 이전 작업의 측정거리와 비교하여 로봇의 움직임을 보정할 수 있다.
상기 로봇제어부는 작업내용에 따른 장애물맵이 저장된 저장부를 이용하여 장애물 및 비장애물을 서로 변환하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면 또한, 위치검출부에서 챔버 내에 구비되는 UWB 레이다를 이용하여 챔버 내에서 이동하는 로봇의 위치를 측정하는 단계;로봇제어부에서 상기 로봇의 위치와 장애물의 위치를 비교하여 상기 로봇의 움직임을 제어하는 단계를 포함하여 구성되는 챔버내 로봇추적제어방법을 제공한다.
상기 UWB 레이다는 3개 이상 배치되고, 각각의 UWB 레이다에서 로봇과의 거리를 측정하는 단계; 위치검출부는 UWB 레이다 각각에서 검출된 로봇과의 거리를 반지름으로 하는 가상의 원을 형성하는 단계; 상기 위치검출부는 각각의 원과의 최다교점을 상기 로봇의 좌표로 설정하는 단계를 수행하는 것이 바람직하다.
상기 로봇제어부는 상기 위치검출부로부터 실시간 로봇의 좌표를 전송받아 저장부에 저장하고, 상기 실시간 로봇의 좌표와 저장부에 저장된 설정좌표를 비교하여 임계범위를 벗어난 경우 알람을 발생시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 챔버 내에서 로봇의 위치를 실시간으로 파악할 수 있으므로 로봇의 이동경로가 적당한지 파악할 수 있으며, 위급한 사고를 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 로봇의 이동경로에 대한 데이터를 축적할 수 있어 향후 최적화된 로봇의 이동경로를 설계할 수 있다.
도 1은 종래기술에 의한 이송로봇의 모니터링 방법을 나타내는 구성도;
도 2는 본 발명에 의한 챔버내 로봇추적제어시스템의 구성을 나타내는 구성도;
도 3은 본 발명에 의한 챔버내 UWB 레이다의 측정방법을 설명하기 위한 설명도;
도 4a 도 4b는 UWB 레이다에 의한 수신파형의 예를 나타내는 예시도;
도 5는 본 발명에 의한 챔버내 로봇추적제어방법을 나타내는 순서도.
본 발명의 실시예의 구성 및 작용에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 챔버내 로봇추적제어시스템은 UWB 레이다(100), 위치검출부(200), 로봇제어부(300), 저장부(400)를 포함하여 구성된다.
상기 UWB 레이다(100)는 UWB(Ultra Wide Band) 무선기술을 이용한 레이다로서, 무선반송파를 사용하지 않고 기저대역에서 수 GHz 대의 매우 넓은 주파수를 사용하여 주파수 공유가 가능하며 송수신기의 구조가 간단하여 소비전력이 작고 비용이 절감되는 장점이 있다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에서 챔버(500) 내부에는 3개의 UWB 레이다(100)가 배치된다. 상기 UWB 레이다(100)는 챔버 내부의 벽이나 리프트 핀(lift pin) 등의 구조물에 전파를 방사하여 되돌아오는 전파를 수신하여 UWB 레이다(100)와 구조물 사이의 거리를 측정하게 된다. 특히, 상기 챔버(500)는 진공챔버가 될 수 있다.
UWB 레이다(100)에서 수신된 파형은 도 4a 및 도 4b와 같이 구조물에 따라 다른 특성을 나타낸다.
이러한 특성은 주로 구조물의 유전율에 따라 달라지는데 챔버는 주로 스테인레스 스틸 또는 알루미늄으로 이루어지고 로봇의 핸드는 세라믹 재질로 이루어진다. 이러한 재료의 특성에 따라 수신된 파형의 특징이 나뉘게 된다.
한편, 챔버(500) 내부로 들어가는 로봇(600)에는 챔버 내의 구조물과는 유전율이 다른 탐지유전체(650)가 구비된다. 상기 탐지유전체(650)는 로봇(600)의 하부 에 위치하거나 내부에 삽입되어 설치될 수 있다. 또한, 상기 탐지유전체(650)의 크기는 UWB 레이다(100)에 의해 용이하게 탐지될 수 있는 범위에서 되도록 작은 크기로 구비되는 것이 바람직하다.
로봇(600)이 챔버 내부로 들어오면 상기 UWB 레이다(100)는 탐지유전체(650)와의 거리를 측정하게 된다. 이때, 상기 UWB 레이다(100)가 1개 또는 2개일 때에는 상기 탐지유전체(650)의 거리는 탐지가 되나 방향이 정확하게 특정이 안되어 탐지유전체(650)의 정확한 위치를 파악하기가 어렵다.
본 실시예에서는 UWB 레이다(100) 3개를 배치하여 탐지유전체(650)의 위치를 정확하게 파악한다.
구체적으로, 위치검출부(200)에서는 UWB 레이다(100)에서 검출된 탐지유전체(650)의 거리를 반지름으로 하여 해당 UWB 레이다(100)를 중심으로 하는 가상의 원을 그린다. 본 실시예에서 UWB 레이다(100)는 3개가 배치되므로 총 3개의 가상의 원이 그려진다.
그리고, 위치검출부(200)에서는 가상의 원이 교차하는 교점(A,B,C)의 위치를 검출하고, 각 교점에서 교차하는 원의 갯수를 계산한다. 그러면, 도 3에서 교점 A는 2, 교점 B는 3, 교점 C는 2가 되고, 위치검출부(200)에서는 최다교점인 B를 상기 로봇의 좌표로 판단한다.
상기 저장부(400)에는 벽, 리프트 핀과 같은 챔버내 구조물에 대한 수신파형이 저장되어 있으며, 웨이퍼나 상기 탐지유전체(650)의 수신파형도 저장된다. 상기 탐지유전체(650)의 유전율은 다른 구조물과는 현저하게 차이가 나므로 수신파형에서도 현저한 차이가 나므로 위치검출부(200)에서는 저장된 데이터를 이용하여 용이하게 탐지유전체(650)를 식별할 수 있다. 예를 들어, 상기 탐지유전체(650)는 은, 금 및 백금 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
한편, 상기 저장부(400)에는 챔버 내에서 로봇(600)이 접촉하지 말아야 할 구조물을 형상화한 장애물맵이 저장된다. 상기 장애물맵에는 벽이나 리프트 핀, 척과 같은 구조물의 위치좌표가 저장될 수 있다.
또한, 상기 장애물맵에는 장애물의 종류에 따라 고유의 안전거리가 설정되어 저장될 수 있다. 상기 안전거리는 해당 장애물과 로봇 사이의 거리가 반드시 유지되어야 할 최소한의 거리이며, 이러한 안전거리는 장애물의 종류에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, 리프트 핀의 안전거리는 벽의 안전거리보다 작게 설정될 수 있으며, 로봇의 이동경로는 이러한 안전거리 이상의 경로로 설정된다.
상기 장애물맵에 의한 장애물 및 안전거리는 항상 고정되어 있는 것은 아니다. 예를 들어, 공정종류에 따라 장애물이 비장애물로 될 수 있고, 비장애물이 장애물로 될 수도 있으며, 베이크 공정과 링 킷(Ring kit) 교체작업시에 척의 안전거리는 달라질 수 있다.
또한, UWB 레이다에 의해 웨이퍼가 측정되는지 여부에 따라 장애물의 안전거리는 변경될 수 있다. 즉, UWB 레이다에 의해 웨이퍼가 측정되면 로봇(600)이 웨이퍼를 이송하고 있는 것으로 판단하여 안전거리를 변경시킬 수 있다.
상기 로봇제어부(300)에서는 위치검출부에서 검출된 로봇의 좌표와 저장부에 저장된 장애물맵으로부터 장애물의 좌표를 이용하여 둘 사이의 측정거리를 계산한다. 상기 측정거리는 통상의 유클리드 거리계산법으로 계산할 수 있으며, 로봇제어부에서는 계산된 측정거리와 장애물맵에 저장된 해당 장애물의 안전거리를 비교하여 상기 측정거리가 안전거리보다 크면 정상으로 판단하고 작업을 계속한다. 반대로 측정거리가 안전거리보다 작거나 같으면 비정상으로 판단하고 알람을 작동시킨다. 또한, 상기 비정상으로 판단되는 시간이 일정시간 이상인 경우에는 인터락(interlock) 신호를 보내어 로봇의 작동을 정지시킨다.
이때, 상기 로봇제어부(300)에서는 위치검출부(200)에 의해 로봇의 좌표를 얻고 각각의 장애물의 좌표와 로봇의 좌표 사이의 측정거리를 각각 계산하여 측정거리가 가장 작은 최단거리 장애물을 추출하고, 상기 로봇의 좌표와 최단거리 장애물과의 측정거리가 안전거리 이상인지 판단하게 된다.
한편, 챔버공정에서 로봇(600)은 반복적인 동작을 수행할 경우가 많다. 이러한 경우 모터 등에 의한 오차가 누적되어 로봇이 설정된 경로에서 점점 이탈해 가는 문제가 발생한다.
본 실시예에 의한 로봇제어부(300)에서는 반복되는 동일한 작업에서 챔버 내부의 장애물의 좌표와 로봇의 좌표 사이의 측정거리를 계산하고 이전 작업의 측정거리와 비교한다.
위치검출부(200)에 의한 로봇의 위치는 모두 실시간으로 저장부에 저장되어 축적되며, 이전 작업의 로봇의 움직임은 검색이 가능하다.
로봇제어부에서는 이러한 로봇의 움직임 이력을 검출하여 현재의 움직임과 비교하여 설정된 경로에서 오차허용범위를 이탈한 것으로 판단되면 로봇의 움직임을 보정한다.
예를 들어, 로봇의 움직임 이력 검출결과 로봇의 위치가 x방향으로 점점 치우치는 움직임으로 판단되고 현재 로봇의 측정위치가 오차허용범위 2를 벗어난 2.3인 경우 로봇제어부에서는 로봇의 움직임을 -x방향으로 2.3만큼 보정해서 제어할 수 있다.
상기 로봇제어부에서는 장애물과는 별도로 설정경로와 현재 로봇의 측정좌표를 비교하여 로봇을 제어할 수 있다.
즉, 로봇제어부에서는 미리 설정된 경로인 설정좌표와 UWB 레이다에 의해 측정된 로봇의 측정좌표를 이용하여 측정거리를 계산하고 측정거리가 임계범위 이상이면 알람을 발생시키거나 로봇의 움직임을 정지시킨다. 측정거리가 현저하게 임계범위를 이탈한 경우 인터락 신호를 발생시켜 로봇을 정지시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 챔버내 로봇추적제어시스템에서는 챔버 내에서 로봇의 움직임에 대한 데이터를 축적하여 로봇의 최적이동경로를 생성할 수 있다.
즉, 자주 사고가 발생하는 위치를 회피하고, 각 장애물에 대한 안전거리를 최대한 벗어날 수 있으면서 최단거리의 최적 이동경로를 생성한다. 이러한 최적 이동경로는 축적된 데이터를 이용한 머신러닝을 통하여 생성될 수도 있다.
다음으로, 본 발명에 의한 챔버내 로봇추적제어방법에 대하여 설명한다.
먼저, 공정종류가 입력되면 저장부에서 해당 공정종류에 대응하는 장애물맵이 검출된다. 이때, 상기 장애물맵에는 장애물 종류 및 해당 장애물의 안전거리가 저장되어 있다.
챔버 내로 로봇이 반입되면 챔버 내에 배치되어 있는 UWB 레이다에 의해 상기 로봇의 위치가 측정된다. 상기 UWB 레이다는 챔버의 아래쪽에 배치되는 것이 바람직하며, 최소한 3개 이상 배치되는 것이 바람직하다.
위치검출부에서는 상기 UWB 레이다에서 전송된 데이터를 이용하여 로봇의 좌표를 검출하고, 로봇제어부에서는 검출된 로봇의 좌표와 장애물의 좌표를 이용하여 측정거리를 계산한다.
그리고, 계산된 측정거리와 각 장애물의 안전거리를 비교하여 측정거리가 안전거리보다 크면 로봇의 움직임을 계속하고, 반대로, 측정거리가 안전거리 이하이면 알람을 발생시킨다. 이때, 알람발생여부 및 알람이 발생된 로봇의 위치는 모두 저장부에 저장된다.
알람발생시간이 잠깐이고 측정거리가 안전거리보다 다시 커진 경우 로봇의 움직임은 계속되고, 알람발생시간이 정지시간에 이르게 되면 로봇제어부에서는 로봇의 움직임을 정지시킨다.
본 실시예에서는 로봇에 대해 설명하였지만, 챔버 내의 이동체에 대해 적용 가능하다.
상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : UWB 레이다 200 : 위치검출부
300 : 로봇제어부 400 : 저장부
500 : 챔버 600 : 로봇
650 : 탐지유전체

Claims (10)

  1. 챔버 내에 구비되는 UWB 레이다;
    상기 UWB 레이다에 의한 데이터를 이용하여 상기 챔버 내에서 이동하는 로봇의 위치를 검출하는 위치검출부; 및
    상기 위치검출부에 의한 로봇의 위치와 장애물의 위치를 비교하여 상기 로봇의 움직임을 제어하는 로봇제어부를 포함하고,
    상기 로봇에는 상기 챔버 내 구조물의 유전율과 다른 유전율을 갖는 탐지유전체가 구비되는 것을 특징으로 하는 챔버내 로봇추적제어시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로봇제어부는 로봇의 좌표와 장애물의 좌표 사이의 측정거리를 계산하며, 상기 측정거리와 안전거리를 비교하는 것을 특징으로 하는 챔버내 로봇추적제어시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    저장부에는 장애물마다 별개의 안전거리가 설정되어 저장되며,
    상기 로봇제어부는 상기 위치검출부에 의한 로봇의 좌표에서 최단거리 장애물을 추출하여 상기 로봇의 좌표와 상기 최단거리 장애물 좌표와의 측정거리가 검출된 안전거리 이상인지 판단하는 것을 특징으로 하는 챔버내 로봇추적제어시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 UWB 레이다는 3개 이상 구비되고,
    상기 위치검출부는 UWB 레이다 각각에서 검출된 로봇과의 거리를 반지름으로 하는 가상의 원을 형성하고, 상기 원의 최다교점을 상기 로봇의 좌표로 설정하는 것을 특징으로 하는 챔버내 로봇추적제어시스템.
  5. 삭제
  6. 제2항에 있어서,
    상기 로봇제어부는 반복되는 동일한 작업에서 챔버 내부의 장애물의 좌표와 로봇의 좌표 사이의 측정거리를 계산하여 이전 작업의 측정거리와 비교하여 로봇의 움직임을 보정하는 것을 특징으로 하는 챔버내 로봇추적제어시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 로봇제어부는 작업내용에 따른 장애물맵이 저장된 저장부를 이용하여 장애물 및 비장애물을 서로 변환하는 것을 특징으로 하는 챔버내 로봇추적제어시스템.
  8. 위치검출부에서 챔버 내에 구비되는 UWB 레이다를 이용하여 챔버 내에서 이동하는 로봇의 위치를 측정하는 단계; 및
    로봇제어부에서 상기 로봇의 위치와 장애물의 위치를 비교하여 상기 로봇의 움직임을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 로봇에는, 상기 챔버 내 구조물의 유전율과 다른 유전율을 갖는 탐지유전체가 구비되는 것을 특징으로 하는 챔버내 로봇추적제어방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 UWB 레이다는 3개 이상 배치되고, 각각의 UWB 레이다에서 로봇과의 거리를 측정하는 단계;
    위치검출부는 UWB 레이다 각각에서 검출된 로봇과의 거리를 반지름으로 하는 가상의 원을 형성하는 단계;
    상기 위치검출부는 각각의 원과의 최다교점을 상기 로봇의 좌표로 설정하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 챔버내 로봇추적제어방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 로봇제어부는 상기 위치검출부로부터 실시간 로봇의 좌표를 전송받아 저장부에 저장하고,
    상기 실시간 로봇의 좌표와 저장부에 저장된 설정좌표를 비교하여 임계범위를 벗어난 경우 알람을 발생시키는 것을 특징으로 하는 챔버내 로봇추적제어방법.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101149800B1 (ko) * 2011-12-01 2012-06-08 국방과학연구소 초광대역 레이더 와 스테레오 카메라를 이용한 은폐장애물 감지장치 및 방법

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3404505B1 (en) * 2006-03-17 2023-12-06 iRobot Corporation Lawn care robot
JP5402284B2 (ja) * 2008-12-18 2014-01-29 株式会社安川電機 基板搬送ロボット、基板搬送装置、半導体製造装置および基板搬送ロボットの干渉物回避方法
KR101767924B1 (ko) * 2012-12-05 2017-08-14 한화테크윈 주식회사 다중 목표물 위치 추정 시스템 및 방법
JP2014219298A (ja) * 2013-05-09 2014-11-20 富士通株式会社 レーダ装置および目標物の検出方法
US20160043771A1 (en) * 2014-08-08 2016-02-11 Farrokh Mohamadi Wafer scale. ultra-wide band (uwb) radiometer with sensor probe for disaster victim rescue
KR101700686B1 (ko) * 2015-02-11 2017-01-31 빌리브마이크론(주) 실시간 위치 추적 시스템 및 방법
KR101884855B1 (ko) 2016-09-12 2018-08-02 세메스 주식회사 이송 로봇 및 이송 로봇 모니터링 방법
KR102662949B1 (ko) * 2016-11-24 2024-05-02 엘지전자 주식회사 인공지능 이동 로봇 및 그 제어방법
CN106647766A (zh) * 2017-01-13 2017-05-10 广东工业大学 一种基于复杂环境的uwb‑视觉交互的机器人巡航方法及系统
US11300963B1 (en) * 2017-08-18 2022-04-12 Amazon Technologies, Inc. Robot movement constraint system
KR20190037401A (ko) * 2017-09-29 2019-04-08 전자부품연구원 객체를 검출하는 uwb 레이더 시스템 및 uwb 레이더 시스템의 객체 검출방법
KR102002803B1 (ko) * 2018-12-27 2019-07-23 주식회사 썬에이치에스티 Uwb 기반 실시간 측위를 이용한 안전 사고 관제 시스템
EP3719532B1 (en) * 2019-04-04 2022-12-28 Transrobotics, Inc. Technologies for acting based on object tracking

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101149800B1 (ko) * 2011-12-01 2012-06-08 국방과학연구소 초광대역 레이더 와 스테레오 카메라를 이용한 은폐장애물 감지장치 및 방법

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