(57)【要約】【課題】  作業空間に設置されたランドマークを点滅制御して自分の位置を把握し自律移動する移動ロボットとその自律走行システム及び方法を提供する。【解決手段】  一定の空間に設置される点滅可能な多数の光源からなるランドマーク(100)と、ランドマークの光源を点滅制御するランドマーク制御モジュール(300)と、ランドマーク制御モジュールへ光源制御信号を送り出して前記ランドマークの光源を選択的に点滅制御し、点滅される光源によって自分の位置を認識して自律走行を可能にする位置算出モジュール(504)とが備えられた移動ロボット(500)を含んでなる。【選択図】            図１
2004216552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業空間に設置されたランドマークの光源を選択的に点滅制御するための光源制御信号を送り出す通信モジュールと、
前記光源制御信号に基づいて点滅制御される光源を、カメラで撮影される映像信号から検出して光源のイメージ座標を判読する映像処理モジュールと、
前記判読されたイメージ座標と予め記憶された光源に対するワールド座標とを用いて移動ロボットの位置座標を算出する位置算出モジュールと、
前記算出された移動ロボットの位置座標を、予め記憶された作業空間の空間座標に対応させて目的地までの移動経路を設定して駆動させるモーション制御モジュールと、
前記モジュール間の動作制御及び移動ロボットの全般的な動作制御を行う主制御モジュールとを含んでなることを特徴とする移動ロボット。
【請求項２】
前記光源に対するワールド座標、移動ロボットの作業空間に対する空間座標、及びカメラ補正(Camera calibration)によって算出されたカメラレンズの歪みを補償するためのパラメータ(parameter)を記憶するメモリモジュールをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の移動ロボット。
【請求項３】
前記位置算出モジュールは、所定の位置算出アルゴリズムに前記イメージ座標及びワールド座標を適用して、移動ロボットの位置に対応する移動値及び角度値を算出することを特徴とする請求項１記載の移動ロボット。
【請求項４】
前記位置算出アルゴリズムは、ワールド座標系とカメラ座標系を用いてカメラの移動値及び角度値を得るための拡張型モデルを作り、カメラレンズによる歪みを補償する変換公式に適用する所定の変換行列公式であることを特徴とする請求項３記載の移動ロボット。
【請求項５】
移動ロボット自律走行システムにおいて、
一定の空間に設置される点滅可能な多数の光源からなるランドマークと、
前記ランドマークの光源を点滅制御するランドマーク制御モジュールと、
前記ランドマーク制御モジュールへ光源制御信号を送り出して前記ランドマークの光源を選択的に点滅制御し、点滅される光源によって自分の位置を認識して自律走行を可能にする位置算出モジュールが備えられた移動ロボットとを含むことを特徴とする移動ロボット自律走行システム。
【請求項６】
前記光源は、特定の波長及び明るさを発散する電界発光素子又は発光ダイオードのような発光素子であることを特徴とする請求項５記載の移動ロボット自律走行システム。
【請求項７】
前記光源にはそれぞれ固有の認識番号と設置された作業空間でのワールド座標とからなる位置情報が割り当てられることを特徴とする請求項５記載の移動ロボット自律走行システム。
【請求項８】
前記ランドマーク制御モジュールは、
前記移動ロボットから送り出される光源制御信号を受信して処理するアクセスポイントと、
前記アクセスポイントからの光源制御信号に基づいて、対応する光源を点滅動作させる光源制御部とを含むことを特徴とする請求項５記載の移動ロボット自律走行システム。
【請求項９】
前記位置算出モジュールは、前記移動ロボットに備えられるカメラによって感知された光源に対するイメージ座標及び予め記憶されたワールド座標を所定の位置算出アルゴリズムに適用して、前記移動ロボットの移動値及び角度値を算出することを特徴とする請求項５記載の移動ロボット自律走行システム。
【請求項１０】
前記移動ロボットは、
前記移動ロボットの自律走行のための動作運用アルゴリズムにしたがって位置把握及び移動のための全般的な動作を制御する主制御モジュールと、
前記主制御モジュールの動作制御に基づいて前記ランドマークの光源を制御するための光源制御信号を送り出す通信モジュールと、
前記通信モジュールによって点滅制御する特定光源の特徴点を、カメラにより獲得された映像信号から検出する映像処理モジュールと、
前記主制御モジュールの制御命令語に応じて前記移動ロボットを動作移動させるモーション制御モジュールと、
前記移動ロボットのカメラ補正によって算出されたカメラレンズの歪みを補償するためのパラメータ、前記ランドマークの光源に対するワールド座標、及び前記移動ロボットが自律走行する作業空間の空間座標情報を記憶するメモリモジュールとをさらに含むことを特徴とする請求項５記載の移動ロボット自律走行システム。
【請求項１１】
前記位置算出アルゴリズムは、ワールド座標系とイメージ座標系を用いてカメラの移動値及び角度値を得るための拡張型モデルを作り、カメラレンズによる歪みを補償する変換公式に適用する所定の変換行列公式であることを特徴とする請求項９記載の移動ロボット自律走行システム。
【請求項１２】
前記通信モジュールとアクセスポイントは、新規に高帯域幅の周波数の割当を受け、割り当てられた周波数信号によってデータを送受信するか、或いは赤外線を用いる赤外線データ通信又は近距離無線通信技術のブルートゥース等のような無線通信規約によるデータ通信を用いて光源制御信号を送受信することを特徴とする請求項８又は１０記載の移動ロボット自律走行システム。
【請求項１３】
前記映像処理モジュールは、
映像信号から前記光源の波長をフィルタリングするフィルターが備えられたカメラと、
前記カメラでフィルタリングされた映像信号から前記光源の波長を検出して光源を感知する信号処理部とを含むことを特徴とする請求項１０記載の移動ロボット自律走行システム。
【請求項１４】
移動ロボットで一定の作業空間に設置されたランドマークの光源を選択的に点滅制御する第１段階と、
前記点滅制御される光源を、カメラで撮影される映像信号から検出して光源のイメージ座標を抽出する第２段階と、
前記抽出された光源のイメージ座標及び予め記憶された前記光源のワールド座標を参照して自分の現在位置を算出する第３段階とを含むことを特徴とする移動ロボット自律走行方法。
【請求項１５】
前記算出された自分の位置を用いて前記移動ロボットのモーション制御モジュールで目的地までの移動経路を決定し、決定された移動経路に沿って前記移動ロボットを走行させる第４段階をさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の移動ロボット自律走行方法。
【請求項１６】
前記第１段階は、
前記移動ロボットからランドマークの特定光源の点滅を制御するための光源制御信号をランドマーク制御モジュールに送り出す段階と、
前記光源制御信号が受信されると、前記ランドマーク制御モジュールで該当光源を点滅制御する段階とを含むことを特徴とする請求項１４記載の移動ロボット自律走行方法。
【請求項１７】
前記第２段階は、
前記点滅制御される光源を感知するために、前記移動ロボットのカメラにより獲得された映像信号から前記光源の特徴点を検出する段階と、
前記光源の特徴点から、前記光源が前記カメラで感知されるか否かを判別する段階と、
前記光源が感知されなければ、前記光源に隣接した領域の光源を順次点滅制御して、前記カメラで感知される光源を検索する段階と、
前記光源が感知されれば、前記映像信号から前記光源のイメージ座標を抽出する段階とを含むことを特徴とする請求項１４記載の移動ロボット自律走行方法。
【請求項１８】
前記第３段階は、
前記感知された光源に該当する位置情報を検出する段階と、
前記検出された位置情報と前記イメージ座標を参照して前記移動ロボットの位置を算出する段階と、
前記算出段階によって得られる前記移動ロボットの位置を、前記移動ロボットに予め記憶された前記作業空間の空間座標情報にマッチングさせて自分の位置を把握する段階とを含むことを特徴とする請求項１４記載の移動ロボット自律走行方法。
【請求項１９】
前記移動ロボットは、正確な位置把握のために前記第１段階及び第２段階を繰り返し行い、２つ以上の光源を感知することを特徴とする請求項１４記載の移動ロボット自律走行方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動ロボットとその自律走行システム及び方法に関し、特に、作業空間に設置されるランドマークの光源を点滅制御し、点滅制御される光源によって自分の位置を把握して自律走行することが可能な移動ロボットとその自律走行システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自律走行用移動ロボットは、一定の空間を自由に移動するために自分の現在位置を正確に認識した後、現在位置から目標位置に誤差なく移動することができなければならない。
【０００３】
このため、移動ロボットが自分の現在位置を認識することができるようにワールド座標系を提供するための手段として、所定のランドマーク(Landmark)が使用される。ところが、移動ロボットでは、一定の作業空間に設置されるランドマークを、カメラで撮影される映像に対する映像信号処理過程を通して認識し、認識されたランドマークから自分の現在位置を把握することが可能な位置情報を得る。
【０００４】
このようなランドマークは、様々な形態で設計されるが、通常、円形やチェーンなどの幾何学的な特定パターンが使用されている。
【０００５】
従って、移動ロボットはランドマークの特定パターンを作業空間に対する映像信号から抽出するが、このように映像信号からランドマークのパターンを抽出する際、カメラによって撮影する作業空間の照明状態のような外部的な環境要素による影響をたくさん受ける。
【０００６】
すなわち、照明又は照度による明暗、造形物又は壁紙の模様等のような外部的な要素によって、カメラで撮影される映像の中でランドマークのパターンを認識するのに影響を多く受け、これによりランドマークのパターンを認識するための演算過程がさらに複雑となる問題点があった。
【０００７】
また、複雑な演算過程のため、移動ロボットがランドマークによって自分の位置を認識するのに多くの処理時間がかかるため、移動ロボットの自律走行が実時間で行われ難いという問題点があった。
【０００８】
しかも、近来の住居環境の変化に伴って広く開発及び実現されているホームネットワーク環境で移動ロボットを用いて全ての家庭機器を制御可能とする場合において、家庭の内部空間にランドマークの特定パターンを設置することが外観上問題となるため、ホームネットワーク環境に適しないという問題点があった。
【０００９】
従って、ホームネットワーク環境に適用可能で、照明等の外部環境変化から影響をあまり受けなくて実生活での使用に適したランドマークによって自律走行が可能な移動ロボット及び移動ロボット自律走行システムが要求されているのが実状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、作業空間に設置されたランドマークを点滅制御して自分の位置を把握し自律移動する移動ロボットを提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、移動ロボットで予め記憶されたランドマークの光源に対する位置情報を参照して、位置算出に有利な光源のみを選択し、効率よく自分の位置を算出可能とすることにある。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、一定の波長を有する多数の光源をランドマークとして用いることにより、ホームネットワーク環境に適した移動ロボットの自律走行のためのワールド座標を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は、作業空間に設置されたランドマークの光源を選択的に点滅制御するための光源制御信号を送り出す通信モジュールと、光源制御信号に基づいて点滅制御される光源を、カメラで撮影される映像信号から検出して光源のイメージ座標を判読する映像処理モジュールと、判読されたカメラ座標値と予め記憶された光源に対するワールド座標とを用いて移動ロボットの位置座標を算出する位置算出モジュールと、算出された移動ロボットの位置座標を、予め記憶された作業空間の空間座標に対応させて目的地までの移動経路を設定して駆動させるモーション制御モジュールと、モジュール間の動作制御及び移動ロボットの全般的な動作制御を行う主制御モジュールとを含んでなる移動ロボットを提供する。
【００１４】
また、ランドマークの光源に対するワールド座標、移動ロボットの作業空間に対する空間座標、及びカメラ補正によって算出されたカメラレンズの歪みを補償するためのパラメータを記憶するメモリモジュールをさらに含み、カメラは光源の特定波長成分をフィルタリングするフィルターが備えられる。
【００１５】
また、上記目的を達成するために、本発明は、移動ロボット自律走行システムにおいて、一定の空間に設置される点滅可能な多数の光源からなるランドマークと、ランドマークの光源を点滅制御するランドマーク制御モジュールと、ランドマーク制御モジュールへ光源制御信号を送り出して前記ランドマークの光源を選択的に点滅制御し、点滅される光源によって自分の位置を認識して自律走行を可能にする位置算出モジュールが備えられた移動ロボットとを含む移動ロボット自律走行システムを提供する。
【００１６】
また、上記目的を達成するために、本発明は、移動ロボットで一定の作業空間に設置されたラッドマークの光源を選択的に点滅制御する第１段階と、点滅制御される光源を、カメラで撮影される映像信号から検出して光源のイメージ座標を抽出する第２段階と、抽出された光源のイメージ座標と予め記憶された前記光源のワールド座標を参照して自分の現在位置を算出する第３段階とを含む移動ロボット自律走行方法を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、移動ロボットは、作業空間に設置されたランドマークの光源を点滅制御して自分の位置を把握することにより、目的地へ正確に移動することができる。
【００１８】
また、移動ロボットで予め記憶されたランドマークの光源に対するワールド座標を参照してランドマークの位置算出に有利な特定の光源のみを選択し、自分の位置を効率よく算出することができる。
【００１９】
また、一定の波長を有する多数の光源をランドマークとして使用することにより、外部環境の変化に影響されることなく、家庭環境でも移動ロボットの自律走行のための位置情報提供手段として使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る移動ロボット、その自律走行システム及び方法を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１に示すように、本発明に係る移動ロボットの自律走行システムは、大きくランドマーク１００、ランドマーク制御モジュール３００及び移動ロボット５００から構成される。
【００２２】
ランドマーク１００は一定の空間に設置される点滅可能な多数の光源からなるもので、光源は特定の波長及び明るさの光を発散する電界発光素子（一例として、ＥＬ、有機ＥＬ、無機ＥＬ）又は発光ダイオードＬＥＤのような発光素子が使用される。
【００２３】
また、光源にはそれぞれ固有の認識番号と設置された作業空間でのワールド座標値とからなる位置情報が割り当てられる。
【００２４】
ランドマーク制御モジュール３００は、移動ロボット５００から送り出される点滅制御信号に基づいて該当ランドマーク１００の光源を点滅制御するもので、移動ロボット５００からの光源制御信号を受信して処理する無線ＬＡＮ(wireless local area network)を構成する装置の１つであるアクセスポイント(access point:ＡＰ)３０１と、アクセスポイント３０１からの光源制御信号に基づいて該当光源を点滅動作させる光源制御部３０２とから構成される。
【００２５】
移動ロボット５００は、ランドマーク制御モジュール３００に光源制御信号を送り出してランドマーク１００の光源を選択的に点滅制御し、点滅する光源によって自分の位置を認識して自律走行を可能にする位置算出モジュール５０４を含んでなるもので、主制御モジュール５０１、通信モジュール５０２、映像処理モジュール５０３、モーション制御モジュール５０５及びメモリモジュール５０６をさらに含む。
【００２６】
主制御モジュール５０１は、移動ロボット５００の自律走行のための動作運用アルゴリズムによって位置算出及び移動のための全般的な動作を制御するもので、各モジュール間の動作制御を行う。
【００２７】
通信モジュール５０２は、主制御モジュール５０１の動作制御に基づいてランドマーク１００の光源を点滅制御するための光源制御信号を送り出すもので、メモリモジュール５０６に予め記憶されたランドマーク１００の光源に対するワールド座標を参照する。
【００２８】
アクセスポイント３０１と通信モジュール５０２との間で光源制御信号を送受信する無線通信は、新規に高帯域幅の周波数の割当を受け、割り当てられた周波数信号によってデータを送受信することによりなされる。
【００２９】
また、赤外線(infrared or infrared radiation:ＩＲ)を用いる赤外線データ通信(Infrared Data Association：ＩｒＤＡ)又は近距離無線通信技術のブルートゥース(Bluetooth)などの無線通信規約によってもなされることができる。
【００３０】
映像処理モジュール５０３は、通信モジュール５０２によって点滅される指定の光源の特徴点を、カメラで入力される映像信号から検出するための信号処理を行うもので、入力される映像信号から光源の波長成分をフィルタリングするフィルターが備えられたカメラ（図示せず）と、カメラからのフィルタリングされた映像信号から光源の波長に対応する特徴点を検出し、検出された特徴点の座標（以下、「イメージ座標」という）を抽出する信号処理部（図示せず）とから構成される。
【００３１】
信号処理部で光源の波長に対応する特徴点を検出し、イメージ座標を抽出する方法は、二値化(Thresholding)とGrouping & labeling(4-connectivity)(Digital image processing; Rafael C. Gonzales, Richard E. Wodds, Addison Wesley)技術によって行われるもので、光源の波長成分がフィルタリングされた映像信号を二値化させた後、グレイレベル(Gray level)２５５の特定値以上の値（一例として、５０）を有するピクセルが連結される部分を光源の領域として抽出し、抽出された領域から雑音成分を除去して光源を感知し、重心(center of gravity)を用いてイメージ座標を抽出する。
【００３２】
位置算出モジュール５０４は、映像処理モジュール５０３から得られる特定の光源に対するイメージ座標及びメモリモジュール５０６から検出される指定の光源に該当する位置情報を参照して移動ロボット５００の正確なワールド座標を算出するもので、所定の位置算出アルゴリズムにイメージ座標及びワールド座標を適用して移動ロボット５００の移動(Translation)値及び角度(Rotation)値を算出する。
【００３３】
位置算出アルゴリズムは、ワールド座標系(World Coordinate System)とカメラ座標系(Camera Coordinate System)を用いてカメラの移動値及び角度値を得るための拡張型モデルを作り、これをカメラレンズによる歪みを補償する変換公式に適用してカメラの移動値及び角度値を算出するための所定の変換公式にするものである。
【００３４】
位置算出モジュール５０４では、このような位置算出アルゴリズムによって作られた所定の変換公式に、カメラで感知される指定の光源のイメージ座標及びワールド座標を代入することにより、カメラ（すなわち、移動ロボット）が光源から離隔した距離に該当する移動値と特定の光源を基準とする距離角を算出して移動ロボット５００の現在位置を決定する。
【００３５】
モーション制御モジュール５０５は、自律走行するように備えられる左・右輪モータを駆動させる駆動手段によって移動ロボット５００の移動を制御するもので、位置算出モジュール５０４から出力される移動ロボット５００の移動値及び角度値を、メモリモジュール５０６に予め格納された作業空間の空間座標情報に対応させて現在の位置座標を用いて目的地に移動するための移動経路を決定し、決定された経路に沿って移動ロボット５００を移動させる。
【００３６】
メモリモジュール５０６は、移動ロボット５００の自律走行のための動作運用アルゴリズム及びこのための情報を記憶するもので、カメラ補正(camera calibration)によって算出されたカメラレンズの歪みを補償するためのパラメータ(parameter)、ランドマーク１００の光源に対するワールド座標、移動ロボット５００が自律走行する作業空間の空間座標情報を記憶する。
【００３７】
次に、このような本発明に係る移動ロボット自律走行システムを用いて移動ロボットが自律走行する方法を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００３８】
図２に示すように、移動ロボット５００の主制御モジュール５０１から、作業空間に設置されたランドマーク１００の指定の光源をターンオンさせるための光源制御信号(turn on signal)を送り出す（Ｓ１）。
【００３９】
ランドマーク制御モジュール３００のアクセスポイント３０１を通して、移動ロボット５００から送り出された光源制御信号が受信されることにより、対応する光源が光源制御部３０２によって点灯する。移動ロボット５００の映像処理モジュール５０３では、カメラで撮影される映像信号から光源の特徴点を検出し、光源制御信号に基づいて点滅制御される光源が感知されるか否かを判別する（Ｓ２）。
【００４０】
判別の結果、光源が感知されなければ、メモリモジュール５０６に予め記憶されたランドマーク１００の光源に対するワールド座標を参照して、隣接した他の光源を選択して光源制御信号を送り出し、カメラで感知されるか否かを判別する過程によって、カメラで感知される光源を検索する（Ｓ３）。
【００４１】
判別の結果、光源が感知されると、映像処理モジュール５０３から得られる、カメラで感知された光源に対するイメージ座標とメモリモジュール５０６から検出される、感知された光源に対応するワールド座標とを用いて移動ロボット５００の現在位置を決定する（Ｓ４）。
【００４２】
このような過程によって決定される移動ロボット５００の現在ワールド座標に基づいて、移動ロボット５００の主制御モジュール５０１では目的地に移動するための移動ロボット５００の移動経路を決定し、モーション制御モジュール５０５では決定された移動経路に沿って移動ロボット５００を駆動させる。
【００４３】
次に、このように行われる本発明による自律走行方法を添付図面を参照して一実施形態によって詳細に説明する。
【００４４】
もしホームオートメーションシステムが構築された住宅を移動ロボットの作業空間として設定すれば、図３に示すように、住宅のいたる所にランドマーク１００の光源を設置する。設置されたランドマーク１００の光源は、ホームオートメーションシステムのサーバーに備えられるランドマーク制御モジュール３００によって点滅制御されるようにする。
【００４５】
このような移動ロボット５００の作業空間において、図４に示すように、移動ロボット５００が任意の場所に移された状態で電源が印加されると、移動ロボット５００は初期化過程を経て概略的な自分の現在位置を判断し、位置測定(Localization)過程によってより正確な位置を算出する。
【００４６】
まず、初期化過程は、電源が印加されることにより、移動ロボットで自分の初期位置を決定するもので、図５に示すような動作処理過程からなる。
【００４７】
移動ロボット５００に電源が印加されると（Ｓ１１）、移動ロボット５００の主制御モジュール５０１では、メモリモジュール５０６に記憶されたランドマーク１００の光源に対するワールド座標を参照して、指定の光源を基準としてランドマーク１００の光源を順次点滅制御する（Ｓ１２）。
【００４８】
このような順次的光源点滅制御過程において、移動ロボット５００の主制御モジュール５０１は、映像処理モジュール５０３によって、カメラで獲得された映像信号から光源の特徴点を検出し、点滅制御される光源がカメラで感知されるか否かを判別する（Ｓ１３）。
【００４９】
判別の結果、光源が感知されなければ、カメラを回転移動させて方向を転換させた後、ランドマーク１００の光源を順次点滅制御し、カメラで入力される映像を用いて光源を感知する過程を所定の任意の回数（Ｍａｘ＿Ｎｕｍ）だけ繰り返し行い（Ｓ１４）、所定の任意の回数以上繰り返し行った後にも光源が感知されなければ、光源感知誤り信号を発生させて誤り処理する（Ｓ１５）。
【００５０】
判別の結果、光源が感知されると、感知された光源に対する認識番号によって、メモリモジュール５０６に記憶された光源のワールド座標を検出し、検出された光源のワールド座標によって移動ロボット５００の現在位置を概略的に把握する（Ｓ１７）。
【００５１】
一例として、ランドマーク１００の光源に対する点滅動作過程でカメラによって感知された光源の認識番号から確認される光源のワールド座標が居室の位置座標である場合、移動ロボット５００の主制御モジュール５０１では、移動ロボット５００が現在居室に位置していることを概略的に把握することができる。
【００５２】
このような過程を経て移動ロボット５００の初期化過程が完了すると、移動ロボット５００の主制御モジュール５０１では、初期化過程によって得られる概略的な位置情報を参照して正確な位置を算出するための位置測定過程を実行する。
【００５３】
位置測定過程は図６に示すように行われるが、まず、移動ロボット５００の主制御モジュール５０１では、移動ロボット５００の正確な位置算出のために要求される光源の個数を任意の数Ｎに設定する。
【００５４】
このように位置算出のための光源の個数Ｎを設定すれば、初期化過程で感知された光源に隣接する領域の光源の中から、位置算出に適したＮ個の光源を選択し（Ｓ２１）、選択されたＮ個の光源に対するターンオン信号を送り出す（Ｓ２２）。
【００５５】
一例として、位置算出のために要求される光源の個数を５つにした場合、初期位置判別過程で感知された光源が居室の５番目の光源であれば、左右２つずつの光源をさらに点灯させるか、或いは左又は右方向の光源を４つ選択して位置算出のために設定された個数の光源を点灯させる。
【００５６】
ランドマーク制御モジュール３００では送出されたターンオン信号に基づいて該当光源を点灯させる。また、移動ロット５００の主制御モジュール５０１は、映像処理モジュール５０３を介して、カメラで入力される映像信号から光源の特徴点を検出し、位置算出のために点灯させたＮ個の光源が感知される否かを判別する（Ｓ２３）。
【００５７】
判別の結果、Ｎ個の光源が感知されなければ、カメラによって感知される光源の数が位置算出のために要求される最小光源数、すなわち２つ以上であるか否かを判別し（Ｓ２４）、感知された光源が２つ未満であれば、他の光源を選択して点滅制御することによりカメラで感知される光源を検索し（Ｓ２２）、２つ以上の光源が感知されると、位置算出のために点灯させた光源に対する点滅制御動作によって感知される光源の認識番号を確認する（Ｓ２５）。
【００５８】
このような過程によって判別したところ、感知されたＮ個の光源及び２つ以上の光源に対するイメージ座標を、カメラで撮影される映像信号から抽出し、確認された認識番号を用いてメモリモジュール５０６から各光源に対応するワールド座標を検出する（Ｓ２６）。
【００５９】
位置算出モジュール５０４では、検出された各光源のイメージ座標とワールド座標を、位置算出アルゴリズムによって得られる変換公式に代入して移動ロボット５００の移動値及び角度値を算出する。
【００６０】
移動ロボット５００の主制御モジュール５０１では、このような過程によって算出される移動ロボット５００の移動値及び角度値を、メモリモジュール５０６に予め記憶された移動ロボット５００の作業空間に対する空間座標情報に適用させて目的地への移動経路を決定し、モーション制御モジュール５０５では移動経路に沿って移動ロボット５００を移動させる。
【００６１】
もし移動ロボット５００の位置算出のために要求される光源の個数を２つに設定し、移動ロボット５００の映像処理モジュール５０３でカメラによって入力される映像信号から検出した光源のイメージ座標がそれぞれ（ｕ１、ｖ１-）、（ｕ２、ｖ２）であり、このような光源の位置情報による固有座標が（Ｘｗ１、Ｙｗ１、Ｚｗ１）、（Ｘｗ２、Ｙｗ２、Ｚｗ２）であれば、移動ロボットの移動(Translation)値及び回転(Rotation)値は次のように求められる。
【００６２】
まず、ワールド座標系とカメラ座標系を用いて移動値と回転値を求めるための変位行列を作ると、移動ロボットのカメラが一定の高さで移動するため、ｚ軸に対する移動が０なので、次のような変位行列が得られる。
【００６３】
【数１】
2004216552.tif 000003
【００６４】
このように移動と回転に対する変位行列式が得られると、これをカメラレンズによる歪みを補償するためにレンズ歪み変換公式(Translation Lens Distortion)に適用するが、レンズ歪み変換公式は次の通りである（Three-dimensional computer vision-A geometric Viewpoint(Oliver Faugeras, 1993)）。
【００６５】
【数２】
2004216552.tif 000004
【００６６】
このようなレンズ歪み変換に回転と移動に対する変位行列式を追加するが、回転行列と移動行列とを合わせて拡張型モデルに作って適用すると、次の通りである。
【００６７】
【数３】
2004216552.tif 000005
【００６８】
このような行列式において、ｆｘ、ｆｙ、ｕ０、ｖ０はカメラ補正(camera calibration)によってカメラ特性に応じて決定されるパラメータ値であり、ｕｉ、ｖｉは感知された光源の特徴点に対して入力された映像信号から得られるイメージ座標であり、Ｘｗi、Ｙｗi、Ｚｗiは感知された光源のワールド座標に対応する座標値である。
【００６９】
このような行列式をそれぞれｕｉ、ｖｉに対する公式で列挙すると、次の数式４で表わされる。
【００７０】
【数４】
2004216552.tif 000006
【００７１】
従って、カメラによって感知された光源の座標情報（ｕ１、ｖ１）、（ｕ２、ｖ２）及び（Ｘｗ1、Ｙｗ1、Ｚｗ1）、（Ｘｗ2、Ｙｗ2、Ｚｗ2）を参照して、感知された光源のカメラ移動ロボットの移動値ｔｘ、ｔｙ及び回転値θを求めると、次の通りである。
【００７２】
【数５】
2004216552.tif 000007
【００７３】
このような過程により、位置算出モジュールでは、移動ロボットの現在位置を算出し、算出された移動値及び回転値を移動ロボットの作業空間に対する空間座標に適用して正確な現在位置を把握する。
【００７４】
もしｎ個の光源を用いて移動ロボットの位置を算出すれば、数式４のｕ１、ｖ１を次の行列式に変換する。
【００７５】
【数６】
2004216552.tif 000008
【００７６】
このように変換された数式４にｎ個の光源に対するそれぞれのイメージ座標及びワールド座標を適用すると、次の通りである。
【００７７】
【数７】
2004216552.tif 000009
【００７８】
このような過程によって移動ロボット５００の正確な位置を算出し、移動ロボット５００の主制御モジュール５０１では、算出された移動値及び角度値を、予め記憶された移動ロボット５００のワールド座標に適用させて移動ロボット５００の正確な現在位置を把握する。
【００７９】
そして、このような位置情報を用いて移動ロボット５００を目的地への移動経路を決定し、モーション制御モジュール５０５によって移動させる。
【００８０】
以上、本発明を一実施形態によって説明したが、これは例示に過ぎず、当分野の通常の知識を有する者であれば、様々な変形及び均等な他の実施が可能であることを理解するであろう。従って、本発明の真正な技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって定められるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、自律移動する移動ロボットの分野に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の一実施形態による移動ロボット自律走行システムに対する構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による移動ロボット自律走行方法に対する動作処理過程を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態によって移動ロボットの作業空間に設置されるランドマークを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態によって任意の場所に移された移動ロボットを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による初期位置判別過程に対する動作処理過程を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態による位置測定過程に対する動作処理過程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８３】
１００  ランドマーク、
３００  ランドマーク制御モジュール、
３０１  ＡＰ(Access Point)、
３０２  光源制御部、
５００  移動ロボット、
５０１  主制御モジュール、
５０２  通信モジュール、
５０３  映像処理モジュール、
５０４  位置算出モジュール、
５０５  モーション制御モジュール、
５０６  メモリモジュール。
【図１】
2004216552.tif 000010
【図２】
2004216552.tif 000011
【図３】
2004216552.tif 000012
【図４】
2004216552.tif 000013
【図５】
2004216552.tif 000014
【図６】
2004216552.tif 000015