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KR102764937B1 - Construction system using indoor positioning automation technology for construction work - Google Patents

Construction system using indoor positioning automation technology for construction work Download PDF

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KR102764937B1
KR102764937B1 KR1020210185812A KR20210185812A KR102764937B1 KR 102764937 B1 KR102764937 B1 KR 102764937B1 KR 1020210185812 A KR1020210185812 A KR 1020210185812A KR 20210185812 A KR20210185812 A KR 20210185812A KR 102764937 B1 KR102764937 B1 KR 102764937B1
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KR
South Korea
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unit
construction
robot
coordinates
laser tracker
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KR1020210185812A
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Korean (ko)
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이계영
최종호
정재호
김경환
Original Assignee
삼성물산 주식회사
주식회사 엔티로봇
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Abstract

건설공사 실내 측위 자동화 기술을 이용한 시공 시스템이 개시된다. 시공 시스템은 레이저 트랙커부, 모바일 로봇부, 기준점 등록부, 레이저 트랙커 좌표 산출부, 참조점 등록부, 및 이동위치 설정부를 포함한다. 모바일 로봇부는 레이저 트랙커부를 탑재하고, 기준점 등록부는 레이저 트랙커부를 이용하여 건축물상의 복수의 기준점을 등록하고, 레이저 트랙커 좌표 산출부는 등록된 기준점의 좌표를 이용하여 레이저 트랙커부의 좌표를 산출하고, 참조점 등록부는 등록된 복수의 기준점과 다른 건축물상의 복수의 참조점을 기준점의 좌표계에서의 좌표로 등록하며, 이동위치 설정부는 모바일 로봇부의 이동위치를 설정한다. 이와 같은 구성에 의하면, 측위 장비를 모바일 로봇에 탑재하여 이동시킴으로써, 측위 장비와 목적물과 직선거리상에 장애물이 있을 경우에는 측위가 가능하고, 측위점을 이동하는 경우에도 장비의 이동이 용이하게 된다.A construction system utilizing indoor positioning automation technology for construction work is disclosed. The construction system includes a laser tracker unit, a mobile robot unit, a reference point registration unit, a laser tracker coordinate calculation unit, a reference point registration unit, and a movement position setting unit. The mobile robot unit is equipped with a laser tracker unit, the reference point registration unit registers a plurality of reference points on a building using the laser tracker unit, the laser tracker coordinate calculation unit calculates the coordinates of the laser tracker unit using the coordinates of the registered reference points, the reference point registration unit registers a plurality of reference points on a building that are different from the plurality of registered reference points as coordinates in the coordinate system of the reference points, and the movement position setting unit sets the movement position of the mobile robot unit. According to this configuration, by mounting a positioning device on a mobile robot and moving it, positioning is possible when there is an obstacle in the straight-line distance between the positioning device and an object, and the movement of the device becomes easy even when the positioning point is moved.

Description

건설공사 실내 측위 자동화 기술을 이용한 시공 시스템 {Construction system using indoor positioning automation technology for construction work}{Construction system using indoor positioning automation technology for construction work}

본 발명은 건설 시공 관련 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로봇을 이용한 실내 측위를 이용하여 건설 시공을 수행하기 위한 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to construction-related technologies, and more specifically, to a system for performing construction using indoor positioning using a robot.

건설공사에서 실내 측위 장비로는 토탈스테이션, 로봇토탈스테이션, 3D 레이저 스캐너 등이 사용되고 있으며, 1mm 단위의 높은 정밀도를 제공한다. 하지만, 측위 장비와 목적물과의 직선거리상에 장애물이 있을 경우에는 측위가 불가하고, 이를 피하고자 측위점을 이동할 경우 장비의 이동이 번거로우며, 획득한 데이터에 대해서도 점군(Point cloud)을 정합해야 하는 부가적인 작업이 발생하는 불편함이 있다.In construction, total stations, robot total stations, and 3D laser scanners are used as indoor positioning equipment, and they provide high precision in units of 1 mm. However, if there is an obstacle in the straight line between the positioning equipment and the target, positioning is impossible, and if the positioning point is moved to avoid it, it is inconvenient to move the equipment, and additional work is required to align the point cloud for the acquired data, which is inconvenient.

또한, 건설현장에서 시공로봇을 적용함에 있어서, 지장물 등이 수시로 변하고 로봇 베이스를 옮기며 시공해야 되는 특성으로 기술 적용의 난이도가 높다. 특히, 건설공사에서의 시공 정밀도는 1mm ~ 50mm 수준이나 LiDAR 기술을 활용한 모바일 로봇의 위치 정밀도는 ±500mm이고, 이를 보조하는 기타 실내 측위기술의 위치 정밀도도 요구수준에 훨씬 못 미친다(Wi-Fi : 5~10m, UWB : 0.3m, Zig-Bee 3~10m). 이에 따라, 상부 매니퓰레이터의 위치 정밀도가 우수하더라도 모바일 로봇의 위치 정밀도가 낮기 때문에, 위치기반의 시공로봇 적용이 어려움이 있다.In addition, when applying construction robots to construction sites, the difficulty of applying the technology is high due to the characteristics of frequently changing obstacles and the need to move the robot base during construction. In particular, the construction precision in construction is at the level of 1 mm to 50 mm, but the positioning precision of mobile robots using LiDAR technology is ±500 mm, and the positioning precision of other indoor positioning technologies that assist this is far below the required level (Wi-Fi: 5 to 10 m, UWB: 0.3 m, Zig-Bee 3 to 10 m). Accordingly, even if the positioning precision of the upper manipulator is excellent, it is difficult to apply position-based construction robots because the positioning precision of the mobile robot is low.

KRKR 100948947100948947 B1B1

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 측위 장비와 목적물과의 직선거리상에 장애물이 있을 경우에도 측위가 가능하고, 측위점을 이동하는 경우에도 장비의 이동이 용이하며, 획득한 데이터에 대해서도 점군(Point cloud) 정합 등의 부가적인 작업이 요구되지 않는 로봇을 이용한 건설공사 실내 측위 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and aims to provide a construction site indoor positioning system using a robot, which enables positioning even when there is an obstacle in the straight-line distance between the positioning equipment and the target object, makes it easy to move the equipment even when the positioning point moves, and does not require additional work such as point cloud alignment for the acquired data.

또한, 건설현장에서 시공로봇을 적용함에 있어서, 모바일 로봇의 위치 정밀도가 낮은 경우에도, 위치기반의 시공로봇 적용을 용이하게 하는 로봇을 이용한 건설공사 실내 측위 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the purpose is to provide an indoor positioning system for construction work using a robot that facilitates the application of a location-based construction robot even when the positional accuracy of the mobile robot is low when applying the construction robot to a construction site.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 건설공사 실내 측위 자동화 기술을 이용한 시공 시스템은 레이저 트랙커부, 모바일 로봇부, 기준점 등록부, 레이저 트랙커 좌표 산출부, 참조점 등록부, 및 이동위치 설정부를 포함한다.In order to achieve the above purpose, a construction system using an indoor positioning automation technology according to the present invention includes a laser tracker unit, a mobile robot unit, a reference point registration unit, a laser tracker coordinate calculation unit, a reference point registration unit, and a movement position setting unit.

모바일 로봇부는 레이저 트랙커부를 탑재하고, 기준점 등록부는 레이저 트랙커부를 이용하여 건축물상의 복수의 기준점을 등록하고, 레이저 트랙커 좌표 산출부는 등록된 기준점의 좌표를 이용하여 레이저 트랙커부의 좌표를 산출하고, 참조점 등록부는 등록된 복수의 기준점과 다른 건축물상의 복수의 참조점을 기준점의 좌표계에서의 좌표로 등록하며, 이동위치 설정부는 모바일 로봇부의 이동위치를 설정한다. The mobile robot section is equipped with a laser tracker section, the reference point registration section registers a plurality of reference points on a building using the laser tracker section, the laser tracker coordinate calculation section calculates the coordinates of the laser tracker section using the coordinates of the registered reference points, the reference point registration section registers the plurality of registered reference points and a plurality of reference points on a building different from each other as coordinates in the coordinate system of the reference point, and the movement position setting section sets the movement position of the mobile robot section.

이와 같은 구성에 의하면, 측위 장비를 모바일 로봇에 탑재하여 이동시킴으로써, 측위 장비와 목적물과의 직선거리상에 장애물이 있을 경우에는 측위가 가능하고, 측위점을 이동하는 경우에도 장비의 이동이 용이하게 된다.According to this configuration, by mounting the positioning equipment on a mobile robot and moving it, positioning is possible when there is an obstacle in the straight-line distance between the positioning equipment and the target, and the movement of the equipment becomes easy even when moving the positioning point.

이때, 모바일 로봇부는 이동위치에 대응하는 반사체들에 형성되는 측위영역으로 이동하고, 참조점 등록부는 이동위치에서의 참조점 위치를 재등록하고, 레이저 트랙커 좌표 산출부는 재등록된 참조점을 이용하여 레이저 트랙커부의 좌표를 산출할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 측위 장비를 좌표 획득이 용이한 영역으로 자동 이동하고, 이동 위치에서 획득한 데이터에 대해서도 점군(Point cloud) 정합 등의 부가적인 작업이 요구되지 않게 된다.At this time, the mobile robot part moves to the positioning area formed by the reflectors corresponding to the moving position, the reference point registration part re-registers the reference point position at the moving position, and the laser tracker coordinate calculation part can calculate the coordinates of the laser tracker part using the re-registered reference point. According to this configuration, the positioning equipment is automatically moved to an area where coordinate acquisition is easy, and additional work such as point cloud alignment is not required for the data acquired at the moving position.

또한, 이동위치를 입력받기 위한 이동위치 입력부를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 사용자 입력에 의해 모바일 로봇을 적절한 측위 위치로 이동할 수 있게 된다.In addition, a movement location input unit for receiving a movement location may be further included. With this configuration, the mobile robot can be moved to an appropriate positioning location by user input.

또한, 레이저 트랙커부와 목표 위치 사이의 장애물을 회피하기 위해 이동위치를 산출하는 이동위치 산출부를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 사용자 입력이 없는 경우에도, 측위 장비를 적절한 측위 위치로 자율 이동시킬 수 있게 된다.In addition, a movement position calculation unit may be further included to calculate a movement position to avoid obstacles between the laser tracker unit and the target position. With this configuration, the positioning device can be autonomously moved to an appropriate positioning position even without user input.

또한, 시공 로봇에 부착된 반사체를 이용하여 시공 로봇의 위치와 자세를 포함하는 시공 로봇 정보를 획득하는 시공 로봇 정보 획득부를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 건설현장에서 시공로봇을 적용함에 있어서, 시공 로봇의 모바일 로봇의 위치 정밀도가 낮은 경우에도, 위치기반의 시공로봇 적용을 용이하게 할 수 있다.In addition, a construction robot information acquisition unit may be further included to acquire construction robot information including the location and posture of the construction robot by using a reflector attached to the construction robot. According to this configuration, when applying the construction robot to a construction site, even when the location precision of the mobile robot of the construction robot is low, the application of the location-based construction robot can be facilitated.

이때, 시공 로봇 정보를 시공 로봇의 좌표계로 변환하는 좌표 변환부, 및 좌표가 변환된 시공 로봇 정보를 시공 로봇으로 전달하는 정보 전송부를 더 포함할 수 있다.At this time, a coordinate conversion unit that converts construction robot information into a coordinate system of the construction robot, and an information transmission unit that transmits the construction robot information whose coordinates have been converted to the construction robot may be further included.

또한, 시공 대상의 좌표를 확인하는 시공 위치 확인부, 시공 대상의 실제 위치의 좌표상의 위치를 비교하는 위치 비교부, 및 실제 위치를 이용하여 시공 대상의 좌표를 보정하는 좌표 보정부를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 실제 시공 위치가 도면상의 좌표와 차이가 있는 경우에도 정확한 시공을 수행할 수 있게 된다.In addition, the apparatus may further include a construction location confirmation unit for confirming the coordinates of the construction target, a location comparison unit for comparing the coordinates of the actual location of the construction target with the location on the coordinates, and a coordinate correction unit for correcting the coordinates of the construction target using the actual location. With this configuration, accurate construction can be performed even when the actual construction location is different from the coordinates on the drawing.

이때, 정보 전송부는 보정된 좌표를 시공 로봇으로 더 전달할 수 있다.At this time, the information transmission unit can further transmit the corrected coordinates to the construction robot.

또한, 레이저 트랙커 및 모바일 로봇을 이용한 건설공사 실내 측위 시공 시스템은 측위 로봇과 함께 시공 로봇을 더 포함할 수 있다.Additionally, the indoor positioning construction system using a laser tracker and a mobile robot may further include a construction robot together with the positioning robot.

본 발명에 의하면, 측위 장비를 모바일 로봇에 탑재하여 이동시킴으로써, 측위 장비와 목적물과의 직선거리상에 장애물이 있을 경우에는 측위가 가능하고, 측위점을 이동하는 경우에도 장비의 이동이 용이하게 된다.According to the present invention, by mounting a positioning device on a mobile robot and moving it, positioning is possible when there is an obstacle in the straight-line distance between the positioning device and the target object, and the movement of the device becomes easy even when moving the positioning point.

또한, 측위 장비를 좌표 획득이 용이한 영역으로 자동 이동하고, 이동 위치에서 획득한 데이터에 대해서도 점군(Point cloud) 정합 등의 부가적인 작업이 요구되지 않게 된다.In addition, the positioning equipment is automatically moved to an area where coordinate acquisition is easy, and additional work such as point cloud alignment is not required for data acquired at the moving location.

또한, 사용자 입력에 의해 모바일 로봇을 적절한 측위 위치로 이동할 수 있게 된다.Additionally, the mobile robot can be moved to an appropriate position by user input.

또한, 사용자 입력이 없는 경우에도, 측위 장비를 적절한 측위 위치로 자율 이동시킬 수 있게 된다.Additionally, it becomes possible to autonomously move the positioning device to an appropriate positioning location even without user input.

또한, 건설현장에서 시공로봇을 적용함에 있어서, 시공 로봇의 모바일 로봇의 위치 정밀도가 낮은 경우에도, 위치기반의 시공로봇 적용을 용이하게 할 수 있다.In addition, when applying a construction robot to a construction site, it is possible to facilitate the application of a location-based construction robot even when the positional accuracy of the mobile robot of the construction robot is low.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설공사 실내 측위 자동화 기술을 이용한 시공 시스템의 개략적인 블록도.
도 2는 모바일 로봇부상에 탑재된 레이저 트랙커부로 구현된 측위 로봇의 예가 도시된 도면.
도 3은 Base Points 및 Reference points의 등록 과정을 설명하기 위한 도면.
도 4는 측위 로봇의 이동을 설명하기 위한 도면.
도 5는 Reference points 재등록 과정을 설명하기 위한 도면.
도 6 및 도 7은 각각 시공 대상 좌표를 확인하는 과정을 도시한 도면.
도 8 및 도 9는 각각 시공 로봇의 좌표 측정 과정을 설명하기 위한 도면.
도 10은 시공 로봇의 앙카 시공 과정을 설명하기 위한 도면.
Figure 1 is a schematic block diagram of a construction system using an indoor positioning automation technology for construction work according to one embodiment of the present invention.
Figure 2 is a drawing showing an example of a positioning robot implemented with a laser tracker part mounted on a mobile robot.
Figure 3 is a drawing for explaining the registration process of Base Points and Reference points.
Figure 4 is a drawing for explaining the movement of a positioning robot.
Figure 5 is a drawing explaining the process of re-registering reference points.
Figures 6 and 7 are drawings illustrating the process of confirming the coordinates of a construction target, respectively.
Figures 8 and 9 are drawings for explaining the coordinate measurement process of the construction robot, respectively.
Figure 10 is a drawing for explaining the anchor construction process of a construction robot.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설공사 실내 측위 자동화 기술을 이용한 시공 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 1에서 시공 시스템은 측위 로봇(100)과 시공 로봇(200)을 포함하며, 측위 로봇(100)은 레이저 트랙커부(105), 모바일 로봇부(110), 기준점 등록부(115), 레이저 트랙커 좌표 산출부(120), 참조점 등록부(125), 이동위치 설정부(130), 이동위치 입력부(135), 이동위치 산출부(140), 시공 로봇 정보 획득부(145), 좌표 변환부(150), 정보 전송부(155), 시공 위치 확인부(160), 위치 비교부(165), 및 좌표 보정부(170)를 다시 포함한다.FIG. 1 is a schematic block diagram of a construction system using an indoor positioning automation technology according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, the construction system includes a positioning robot (100) and a construction robot (200), and the positioning robot (100) includes a laser tracker unit (105), a mobile robot unit (110), a reference point registration unit (115), a laser tracker coordinate calculation unit (120), a reference point registration unit (125), a movement location setting unit (130), a movement location input unit (135), a movement location calculation unit (140), a construction robot information acquisition unit (145), a coordinate conversion unit (150), an information transmission unit (155), a construction location confirmation unit (160), a location comparison unit (165), and a coordinate correction unit (170).

모바일 로봇부(110)는 레이저 트랙커부(105)를 탑재한다. 도 2는 모바일 로봇부(110)상에 탑재된 레이저 트랙커부(105)로 구현된 측위 로봇의 예가 도시된 도면이다.The mobile robot part (110) is equipped with a laser tracker part (105). Fig. 2 is a drawing showing an example of a positioning robot implemented with a laser tracker part (105) equipped on a mobile robot part (110).

도 2에 도시된 바와 같이, 도 1에 도시된 실내 측위 로봇 기술의 H/W는 레이저 트랙커(헥사곤사 ATS 600), 반사체, 모바일 로봇(AMR)으로 구현될 수 있고, 측위 로봇의 다른 구성은 관제 소프트웨어를 이용하여 구현될 수 있다.As shown in Fig. 2, the H/W of the indoor positioning robot technology shown in Fig. 1 can be implemented with a laser tracker (Hexagon ATS 600), a reflector, and a mobile robot (AMR), and other configurations of the positioning robot can be implemented using control software.

기준점 등록부(115)는 레이저 트랙커부(105)를 이용하여 건축물상의 복수의 기준점을 등록하고, 레이저 트랙커 좌표 산출부(120)는 등록된 기준점의 좌표를 이용하여 레이저 트랙커부(105)의 좌표를 산출한다.The reference point registration unit (115) registers multiple reference points on a building using the laser tracker unit (105), and the laser tracker coordinate calculation unit (120) calculates the coordinates of the laser tracker unit (105) using the coordinates of the registered reference points.

현장 좌표계 정합을 위해 3점(현장 측량점) 이상 측량을 실시 후 자동측위 작업을 시작하는 것으로서, 현장 측량점에 반사체를 설치하여 절대 좌표계(도면 좌표계와 일치)의 기준이 되는 기본 측량점(Base points) 3개소 이상을 획득하는 것이다.This is a method of starting automatic positioning work after conducting a survey of three or more points (site survey points) to align the site coordinate system. Reflectors are installed at the site survey points to obtain three or more base survey points that serve as the basis for the absolute coordinate system (matching the drawing coordinate system).

참조점 등록부(125)는 등록된 복수의 기준점과 다른 건축물상의 복수의 참조점을 기준점의 좌표계에서의 좌표로 등록하며, 이동위치 설정부(130)는 모바일 로봇부(110)의 이동위치를 설정한다. 측위 영역이 넓을 경우 반사체를 활용하여 참조 측량점(Reference points)을 추가하며 측위로봇의 작업 영역을 확장하기 위한 것이다.The reference point registration unit (125) registers a plurality of registered reference points and a plurality of reference points on other buildings as coordinates in the coordinate system of the reference point, and the movement position setting unit (130) sets the movement position of the mobile robot unit (110). When the positioning area is wide, reference points are added using a reflector to expand the working area of the positioning robot.

이와 같은 구성에 의하면, 측위 장비를 모바일 로봇에 탑재하여 이동시킴으로써, 측위 장비와 목적물과 직선거리상에 장애물이 있을 경우에는 측위가 가능하고, 측위점을 이동하는 경우에도 장비의 이동이 용이하게 된다.According to this configuration, by mounting the positioning equipment on a mobile robot and moving it, positioning is possible when there is an obstacle in the straight-line distance between the positioning equipment and the target, and the movement of the equipment becomes easy even when moving the positioning point.

이때, 모바일 로봇부(110)는 이동위치에 대응하는 반사체들에 형성되는 측위영역으로 이동하고, 참조점 등록부(125)는 이동위치에서의 참조점 위치를 재등록하고, 레이저 트랙커 좌표 산출부(120)는 재등록된 참조점을 이용하여 레이저 트랙커부(105)의 좌표를 산출할 수 있다. At this time, the mobile robot part (110) moves to a positioning area formed by reflectors corresponding to the moving position, the reference point registration part (125) re-registers the reference point position at the moving position, and the laser tracker coordinate calculation part (120) can calculate the coordinates of the laser tracker part (105) using the re-registered reference point.

이와 같은 구성에 의하면, 측위 장비를 좌표 획득이 용이한 영역으로 자동 이동하고, 이동 위치에서 획득한 데이터에 대해서도 점군(Point cloud) 정합 등의 부가적인 작업이 요구되지 않게 된다.With this configuration, the positioning device is automatically moved to an area where coordinate acquisition is easy, and additional work such as point cloud alignment is not required for data acquired at the moving location.

이동위치 입력부(135)는 모바일 로봇부(110)의 이동위치를 입력받을 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 사용자 입력에 의해 모바일 로봇을 적절한 측위 위치로 이동할 수 있게 된다.The movement location input unit (135) can receive the movement location of the mobile robot unit (110). With this configuration, the mobile robot can be moved to an appropriate positioning location by user input.

이동위치 산출부(140)는 레이저 트랙커부(105)와 목표 위치 사이의 장애물을 회피하기 위해 이동위치를 산출한다. 이와 같은 구성에 의하면, 사용자 입력이 없는 경우에도, 측위 장비를 적절한 측위 위치로 자율 이동시킬 수 있게 된다.The movement position calculation unit (140) calculates the movement position to avoid obstacles between the laser tracker unit (105) and the target position. With this configuration, the positioning device can be moved autonomously to an appropriate positioning position even without user input.

시공 로봇 정보 획득부(145)는 시공 로봇(200)에 부착된 반사체를 이용하여 시공 로봇(200)의 위치와 자세를 포함하는 시공 로봇 정보를 획득한다. 이와 같은 구성에 의하면, 건설현장에서 시공 로봇(200)을 적용함에 있어서, 시공 로봇 이동부인 모바일 로봇의 위치 정밀도가 낮은 경우에도, 위치기반의 시공로봇 적용을 용이하게 할 수 있다.The construction robot information acquisition unit (145) acquires construction robot information including the location and posture of the construction robot (200) by using a reflector attached to the construction robot (200). According to this configuration, when applying the construction robot (200) to a construction site, even when the location accuracy of the mobile robot, which is the construction robot moving unit, is low, the application of the location-based construction robot can be facilitated.

좌표 변환부(150)는 시공 로봇 정보를 시공 로봇의 좌표계로 변환하고, 정보 전송부(155)는 좌표가 변환된 시공 로봇 정보를 시공 로봇(200)으로 전달한다. 이에 따라, 측위로봇은 장애물을 피해 자율 주행하며 최종 시공해야 할 위치 정보를 시공로봇 로컬 좌표계상으로 좌표 변환하여 송출하고, 시공로봇은 이를 입력받아 위치 추종하며 시공할 수 있게 된다.The coordinate conversion unit (150) converts the construction robot information into the coordinate system of the construction robot, and the information transmission unit (155) transmits the construction robot information, whose coordinates have been converted, to the construction robot (200). Accordingly, the positioning robot autonomously drives to avoid obstacles, converts the final location information to be constructed into coordinates on the construction robot local coordinate system, and transmits them. The construction robot receives this information, tracks the location, and performs construction.

시공 위치 확인부(160)는 시공 대상의 좌표를 확인하고, 위치 비교부(165)는 시공 대상의 실제 위치의 좌표상의 위치를 비교하며, 좌표 보정부(170)는 실제 위치를 이용하여 시공 대상의 좌표를 보정한다. The construction location confirmation unit (160) confirms the coordinates of the construction target, the location comparison unit (165) compares the coordinate position of the actual location of the construction target with the location on the coordinates, and the coordinate correction unit (170) corrects the coordinates of the construction target using the actual location.

이와 같은 구성에 의하면, 실제 시공 위치가 도면상의 좌표와 차이가 있는 경우에도 정확한 시공을 수행할 수 있게 된다. 이때, 정보 전송부(155)는 보정된 좌표를 시공 로봇으로 더 전달할 수 있다.With this configuration, accurate construction can be performed even when the actual construction location differs from the coordinates on the drawing. At this time, the information transmission unit (155) can further transmit the corrected coordinates to the construction robot.

이하, 측위 로봇 적용 시나리오를 보다 구체적인 예와 함께 설명한다. 도 3은 Base Points 및 Reference points의 등록 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에서 먼저, Base Points를 등록한다. Below, a more specific example of a positioning robot application scenario is described. Fig. 3 is a diagram for explaining the registration process of Base Points and Reference points. In Fig. 3, Base Points are first registered.

건축물의 측량 기준점을 등록하는 것으로서, 절대 좌표계를 생성한다. 최소 3개 포인트의 등록이 필요하며, 각 포인트별 상응하는 도면 좌표가 있어야 한다. 측량된 Tracker 좌표와 기준 좌표를 이용하여 변환행렬을 연산한다.Registering the measurement reference points of a building creates an absolute coordinate system. At least three points must be registered, and each point must have a corresponding drawing coordinate. The transformation matrix is calculated using the measured Tracker coordinates and reference coordinates.

이어서, Reference points를 등록한다. 측위 로봇이 먼 영역으로 이동하거나 다른 로봇에 의해 Base points를 등록할 수 없을 경우, 추가로 Reference points를 등록하는 것이다. 이때, Reference points는 앞서 등록한 Base points 기준 좌표계에서 측량된 좌료로 등록한다.Next, register the reference points. If the positioning robot moves to a distant area or the base points cannot be registered by another robot, additional reference points are registered. At this time, the reference points are registered as coordinates measured in the previously registered base points reference coordinate system.

이어서, 측위 로봇을 이동시키고, 기존 Refernce points를 재등록한다. 도 4는 측위 로봇의 이동을 설명하기 위한 도면이다. 측량 타겟 위치 또는 다른 장애물을 회피하기 위해 모바일 로봇을 다른 위치로 이동하며, 측량 로봇 GUI를 이용하여 이동하고자 하는 위치로 모바일 로봇에게 명령할 수 있다. Next, the positioning robot is moved and the existing reference points are re-registered. Fig. 4 is a drawing for explaining the movement of the positioning robot. The mobile robot is moved to another location to avoid the surveying target location or other obstacles, and the mobile robot can be commanded to move to the desired location using the surveying robot GUI.

이동시 이동 거리에 따른 위치 이동과 Z축 방향의 회전값이 존재한다. 이동 후, 기존 등록하였던 Reference points를 재등록하여 Tracker 좌표계의 위치를 재계산한다. There is a position movement and a rotation value in the Z-axis direction according to the movement distance during movement. After movement, the previously registered Reference points are re-registered to recalculate the position of the Tracker coordinate system.

도 5는 Reference points 재등록 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 5에는 측위영역 인식 후 자율주행 이동 및 이동시 반사체 자동 찾기의 과정을 포함하는 실내측위 자동화 기술이 도시되어 있으며, 이러한 과정에 의해 정합이 불필요하게 된다.Figure 5 is a diagram for explaining the process of re-registering reference points. Figure 5 illustrates an indoor positioning automation technology that includes the process of autonomous driving movement and automatic search for reflectors while moving after recognizing a positioning area, and alignment becomes unnecessary through this process.

이어서, 시공 대상 좌표를 확인한다. 도면(기준점) 기준 좌표에 대한 시공 대상 좌표를 확인하는 것으로서, 실제 천장 높이가 다를 경우 Z축 좌표 위치를 보정할 수 있다. 도 6 및 도 7은 각각 시공 대상 좌표를 확인하는 과정을 도시한 도면이다.Next, the construction target coordinates are confirmed. This is done by confirming the construction target coordinates with respect to the drawing (reference point) reference coordinates, and if the actual ceiling height is different, the Z-axis coordinate position can be corrected. Figures 6 and 7 are drawings illustrating the process of confirming the construction target coordinates, respectively.

이어서, 시공 로봇의 좌표를 측정한다. 도 8 및 도 9는 각각 시공 로봇의 좌표 측정 과정을 설명하기 위한 도면이다. 시공 로봇 측면에 부착한 반사구를 이용하여 시공 로봇의 위치를 측정하고, 시공 로봇에 전달하여 모바일 로봇 재이동 또는 작업 위치 보정을 수행하기 위한 것이다. Next, the coordinates of the construction robot are measured. Figures 8 and 9 are drawings for explaining the coordinate measurement process of the construction robot, respectively. The position of the construction robot is measured using a reflector attached to the side of the construction robot, and is transmitted to the construction robot to perform mobile robot re-movement or work position correction.

3점 이상을 측정하여 시공 로봇 좌표계 위치로 전달하는데, 3점에 대한 시공 로봇 좌표계의 좌표 정보(X, Y, Z)가 필요하며, 시공 로봇의 도면상 위치, 기울어짐을 결과 데이터로 전달 가능하다. It measures three or more points and transmits them to the construction robot coordinate system location. The coordinate information (X, Y, Z) of the construction robot coordinate system for the three points is required, and the drawing location and inclination of the construction robot can be transmitted as result data.

마지막으로, 시공 로봇이 시공을 수행한다. 예를 들어, 앙카 설치의 경우, 시공 로봇의 위치를 확인 후 보정된 위치로 앙카를 시공한다. 도 10은 시공 로봇의 앙카 시공 과정을 설명하기 위한 도면이다.Finally, the construction robot performs construction. For example, in the case of anchor installation, the location of the construction robot is confirmed and the anchor is installed in the corrected location. Figure 10 is a drawing explaining the anchor installation process of the construction robot.

정리하면, 본 발명은 레이저 트랙커와 모바일 로봇을 활용한 건설공사 실내 측위 자동화 기술 및 이를 활용한 위치 기반 건설시공 자동화 기술을 제시한다. 보다 구체적으로, 본 발명은 자율 주행한 경로 정보를 이용하여 측위로봇의 위치 및 자세를 파악하고, 이를 역산하여 이동 후 위치에서 기본 측량점 및 참조 측량점을 자동으로 찾아 자기 위치를 확인하는 S/W 기술을 제시한다.In summary, the present invention proposes an indoor positioning automation technology for construction work utilizing a laser tracker and a mobile robot, and a location-based construction automation technology utilizing the same. More specifically, the present invention proposes a S/W technology that uses autonomous driving path information to identify the position and attitude of a positioning robot, calculates the same in reverse, and automatically finds basic and reference surveying points at the location after moving, and confirms its own position.

또한, 장애물을 피해 기입력된 반사체의 입사각을 고려, 3점 이상이 인식되는 위치로 자율 주행하며 목적물을 자동으로 측위하는 S/W 기술, 및 별도의 정합 과정 없이 트랙커 좌표계(로컬 좌표계)에서 절대 좌표계로 자동 좌표 변환하는 S/W 기술을 제시한다.In addition, we present a software technology that autonomously drives to a location where three or more points are recognized, considering the incident angles of input reflectors while avoiding obstacles, and automatically locates the target object, and a software technology that automatically converts coordinates from the tracker coordinate system (local coordinate system) to the absolute coordinate system without a separate alignment process.

또한, 모바일 로봇의 부정확한 위치 정밀도에도 불구하고 상부 매니퓰레이터의 위치 정밀도를 충분히 활용할 수 있도록 시공 로봇 Base로부터 목적물 설치 위치(절대 좌표계 내)까지의 정확한 위치 정보를 제공하여 위치기반의 정밀 시공 로봇 기술이 가능하도록 하는 기술을 제시한다.In addition, we present a technology that enables position-based precision construction robot technology by providing accurate position information from the construction robot base to the target installation location (within the absolute coordinate system) so that the position precision of the upper manipulator can be sufficiently utilized despite the inaccurate position precision of the mobile robot.

이에 따라, 반사체를 활용하여 실내 정밀측위(mm단위) 기술이 구현 가능하며, 장애물 회피 자동화 측위, 측정점을 옮겨도 별도의 좌표계 정합 과정 불필요하고, 실내 건설현장에서 위치 기반의 로봇 시공 기술의 도입이 가능해 진다.Accordingly, indoor precision positioning technology (in mm units) can be implemented using reflectors, and automatic positioning for obstacle avoidance and moving the measuring point are possible without the need for a separate coordinate system alignment process, and the introduction of location-based robot construction technology at indoor construction sites is possible.

본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야할 것이다.Although the present invention has been described by some preferred embodiments, the scope of the present invention should not be limited thereby, but should extend to modifications and improvements of the above embodiments as supported by the scope of the claims.

100: 측위 로봇
105: 레이저 트랙커부
110: 모바일 로봇부
115: 기준점 등록부
120: 레이저 트랙커 좌표 산출부
125: 참조점 등록부
130: 이동위치 설정부
135: 이동위치 입력부
140: 이동위치 산출부
145: 시공 로봇 정보 획득부
150: 좌표 변환부
155: 정보 전송부
160: 시공 위치 확인부
165: 위치 비교부
170: 좌표 보정부
200: 시공 로봇
100: Positioning Robot
105: Laser tracker section
110: Mobile Robot Department
115: Reference Point Registry
120: Laser tracker coordinate generation unit
125: Reference Point Registry
130: Moving location setting section
135: Movement location input section
140: Movement position calculation section
145: Space-time robot information acquisition department
150: Coordinate transformation section
155: Information Transmission Section
160: Construction location confirmation section
165: Position comparison section
170: Coordinate correction section
200: Space-time robot

Claims (9)

레이저 트랙커부;
상기 레이저 트랙커부를 탑재한 모바일 로봇부;
상기 레이저 트랙커부를 이용하여 건축물상의 복수의 기준점을 등록하는 기준점 등록부;
상기 기준점의 좌표를 이용하여 상기 레이저 트랙커부의 좌표를 산출하는 레이저 트랙커 좌표 산출부;
상기 복수의 기준점과 다른 상기 건축물상의 복수의 참조점을 상기 기준점의 좌표계에서의 좌표로 등록하는 참조점 등록부; 및
상기 모바일 로봇부의 이동위치를 설정하는 이동위치 설정부를 포함하는 건설공사 실내 측위 자동화 기술을 이용한 시공 시스템으로서,
상기 모바일 로봇부는 상기 이동위치에 대응하는 반사체들에 형성되는 측위영역으로 이동하고,
상기 참조점 등록부는 상기 이동위치에서의 참조점 위치를 재등록하고,
상기 레이저 트랙커 좌표 산출부는 상기 재등록된 참조점을 이용하여 상기 레이저 트랙커부의 좌표를 산출하고,
상기 이동위치를 입력받기 위한 이동위치 입력부를 더 포함하고,
상기 레이저 트랙커부와 목표 위치 사이의 장애물을 회피하기 위해 상기 이동위치를 산출하는 이동위치 산출부를 더 포함하고,
시공 로봇에 부착된 반사체를 이용하여 상기 시공 로봇의 위치와 자세를 포함하는 시공 로봇 정보를 획득하는 시공 로봇 정보 획득부를 더 포함하고,
상기 시공 로봇 정보를 상기 시공 로봇의 좌표계로 변환하는 좌표 변환부; 및
상기 좌표가 변환된 시공 로봇 정보를 상기 시공 로봇으로 전달하는 정보 전송부를 더 포함하고,
시공 대상의 좌표를 확인하는 시공 위치 확인부;
상기 시공 대상의 실제 위치의 상기 좌표상의 위치를 비교하는 위치 비교부; 및
상기 실제 위치를 이용하여 상기 시공 대상의 좌표를 보정하는 좌표 보정부를 더 포함하고,
상기 정보 전송부는 상기 보정된 좌표를 상기 시공 로봇으로 더 전달하는 것을 특징으로 하는 건설공사 실내 측위 자동화 기술을 이용한 시공 시스템.
Laser tracker section;
A mobile robot section equipped with the above laser tracker section;
A reference point registration unit that registers multiple reference points on a building using the above laser tracker unit;
A laser tracker coordinate calculation unit that calculates the coordinates of the laser tracker unit using the coordinates of the above reference point;
A reference point registration unit that registers a plurality of reference points on the building other than the plurality of reference points as coordinates in the coordinate system of the reference points; and
A construction system using an indoor positioning automation technology for construction work, including a movement location setting unit that sets the movement location of the above mobile robot unit,
The above mobile robot part moves to a positioning area formed by reflectors corresponding to the movement position,
The above reference point registration section re-registers the reference point location at the above moving location,
The above laser tracker coordinate calculation unit calculates the coordinates of the laser tracker unit using the re-registered reference point,
It further includes a movement location input section for receiving the above movement location,
Further comprising a movement position calculating unit for calculating the movement position to avoid obstacles between the laser tracker unit and the target position,
It further includes a construction robot information acquisition unit that acquires construction robot information including the position and posture of the construction robot by using a reflector attached to the construction robot.
A coordinate conversion unit that converts the above construction robot information into the coordinate system of the above construction robot; and
It further includes an information transmission unit that transmits the space-time robot information in which the above coordinates are converted to the space-time robot,
Construction location confirmation unit that confirms the coordinates of the construction target;
A position comparison unit that compares the position on the above coordinates with the actual position of the above construction target; and
Further comprising a coordinate correction unit for correcting the coordinates of the construction target using the actual location,
A construction system using indoor positioning automation technology for construction work, characterized in that the information transmission unit further transmits the corrected coordinates to the construction robot.
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