과제제안서 ( 영상처리를 이용한 골프 도우미 ) 이종원 박준도 박현욱 황성수 조성건

과제제안의 필요성 지금까지의 로봇 혹은 자동화된 기계들은 특별한 센서를 사용하지 않 고 규칙적인 행동만을 하는 것이 대부분이었다. 하지만 산업이 갈수 록 고도화 되어 감에 따라서 인공지능에 대한 요구가 절실히 필요해 졌다. 이러한 인공지능을 위해서는 여러 가지 주변 환경에 대한 정보 가 필요하게 되었는데 이러한 정보 획득을 위한 센서 중 대표적인 것 이 카메라이다. 우리는 이러한 카메라를 이용하여 주변 환경의 정보 를 입수하고 그 정보를 컴퓨터를 통해서 처리한 후 그 정보에 따라서 상황에 따라서 다른 행동을 하는 로봇을 제작하기로 하였다. 지금까지의 로봇 혹은 자동화된 기계들은 특별한 센서를 사용하지 않 고 규칙적인 행동만을 하는 것이 대부분이었다. 하지만 산업이 갈수 록 고도화 되어 감에 따라서 인공지능에 대한 요구가 절실히 필요해 졌다. 이러한 인공지능을 위해서는 여러 가지 주변 환경에 대한 정보 가 필요하게 되었는데 이러한 정보 획득을 위한 센서 중 대표적인 것 이 카메라이다. 우리는 이러한 카메라를 이용하여 주변 환경의 정보 를 입수하고 그 정보를 컴퓨터를 통해서 처리한 후 그 정보에 따라서 상황에 따라서 다른 행동을 하는 로봇을 제작하기로 하였다. 이런 기술을 실생활에 적용해 생각할 수 있다. 예를 들어 공장에서 나 오는 물건의 불량품을 측정하는 로봇을 만든다고 생각해보자. 로봇은 물건들이 나올 때 카메라나 센서를 이용해 각각의 모양을 판단하게 된다. 미리 저장된 완성품과 비교를 하고 불량품이 있을 때 이를 인지 해 알려준다. 이런 화상처리 시스템은 로봇을 상업적으로 이용할 수 있는 예가 된다. 이런 화상처리 시스템의 한 부분을 이번 졸업 작품을 통해 구현하기로 했다. 이런 기술을 실생활에 적용해 생각할 수 있다. 예를 들어 공장에서 나 오는 물건의 불량품을 측정하는 로봇을 만든다고 생각해보자. 로봇은 물건들이 나올 때 카메라나 센서를 이용해 각각의 모양을 판단하게 된다. 미리 저장된 완성품과 비교를 하고 불량품이 있을 때 이를 인지 해 알려준다. 이런 화상처리 시스템은 로봇을 상업적으로 이용할 수 있는 예가 된다. 이런 화상처리 시스템의 한 부분을 이번 졸업 작품을 통해 구현하기로 했다.

예상 디자인

과제 목표 및 내용 카메라를 통한 영상처리와 적외선 센서를 사용하여 골프 공을 인식하고 인식된 공을 잡아서 지정된 홀에 집어넣는 골프로봇 제 작을 목표로 한다. 카메라를 통한 영상처리와 적외선 센서를 사용하여 골프 공을 인식하고 인식된 공을 잡아서 지정된 홀에 집어넣는 골프로봇 제 작을 목표로 한다.

세부과제 목표 및 내용 영상처리 ( 황성수 ) 영상처리 ( 황성수 ) - 전체 배경과 골프공 그리고 홀 (hole) 의 색 상을 구별하는 영상처리 알고리즘 구현. - 전체 배경과 골프공 그리고 홀 (hole) 의 색 상을 구별하는 영상처리 알고리즘 구현. - 영상을 알맞은 형태의 데이터로 처리하 는 프로그램 작성 (by 노트북 ) - 영상을 알맞은 형태의 데이터로 처리하 는 프로그램 작성 (by 노트북 )

세부과제 목표 및 내용 제어부 ( 박준도 ) 제어부 ( 박준도 ) - 전체적인 회로설계 담당. - 전체적인 회로설계 담당. (MP 는 ATmega128 사용 ) (MP 는 ATmega128 사용 ) - 영상처리, 구동부, 통신부, 센서부 전체를 총괄. - 영상처리, 구동부, 통신부, 센서부 전체를 총괄. - 최종적인 Integration 을 통해 원하는 최종 목표 달성. - 최종적인 Integration 을 통해 원하는 최종 목표 달성.

세부과제 목표 및 내용 구동부 ( 이종원 ) 구동부 ( 이종원 ) - 카메라 구동부 ( 서보 모터 사용 ) 설계 및 코 딩작업. - 카메라 구동부 ( 서보 모터 사용 ) 설계 및 코 딩작업. - 바퀴 구동부 ( 스텝 모터 사용 ) 설계 및 코딩 작업. - 바퀴 구동부 ( 스텝 모터 사용 ) 설계 및 코딩 작업. - 홀까지 가는 알고리즘 작성 - 홀까지 가는 알고리즘 작성

세부과제 목표 및 내용 통신부 ( 박현욱 ) 통신부 ( 박현욱 ) - 블루투스 무선통신을 이용하여 영상 처 리된 데이터 값을 제어부에 송신하는 프로 그램 작성. - 블루투스 무선통신을 이용하여 영상 처 리된 데이터 값을 제어부에 송신하는 프로 그램 작성. - MFC 프로그램 담당. - MFC 프로그램 담당.

세부과제 목표 및 내용 센서부 ( 조성건 ) 센서부 ( 조성건 ) - 적외선 AREA 센서를 이용하여 골프 공이 지정한 범위 내에 들어왔는지를 검출하는 프로그램 작성. - 적외선 AREA 센서를 이용하여 골프 공이 지정한 범위 내에 들어왔는지를 검출하는 프로그램 작성. - 구동부와 연계되는 프로그램 작성. - 구동부와 연계되는 프로그램 작성. - 리니어 모터를 이용하여 골프 공을 고정 시킴 - 리니어 모터를 이용하여 골프 공을 고정 시킴

각 부분별 연관도

구동원리 1) 화상카메라가 360 도 회전 목표물을 찾는다 ( 구동부, 화 상처리, 통신부 ) 1) 화상카메라가 360 도 회전 목표물을 찾는다 ( 구동부, 화 상처리, 통신부 ) 2) 화상카메라가 돌아간 각도만큼을 계산하여 로봇바퀴를 이동시킨다.( 제어부, 구동부 ) 2) 화상카메라가 돌아간 각도만큼을 계산하여 로봇바퀴를 이동시킨다.( 제어부, 구동부 ) 3) 로봇의 이동에 따라 화상카메라는 목표물을 계속 트레 킹하고 변화된 각도 값을 메인 컨트롤러에 전달한다.( 화상 처리, 통신부 ) 3) 로봇의 이동에 따라 화상카메라는 목표물을 계속 트레 킹하고 변화된 각도 값을 메인 컨트롤러에 전달한다.( 화상 처리, 통신부 ) 4) 매인컨트롤러는 전달된 값을 바탕으로 움직여야하는 각도를 계산한다 ( 제어부, 구동부 ). 4) 매인컨트롤러는 전달된 값을 바탕으로 움직여야하는 각도를 계산한다 ( 제어부, 구동부 ). 5) 위 과정을 거쳐 카메라와 로봇이 목표물을 일직선이되 는 포지션이 되면 로봇을 물체를 향해 전진한다.( 제어부, 구동부 ) 5) 위 과정을 거쳐 카메라와 로봇이 목표물을 일직선이되 는 포지션이 되면 로봇을 물체를 향해 전진한다.( 제어부, 구동부 ) 6) 전진한 로봇의 팔에 골프공이 들어오면 로봇을 로봇 팔 의 센서를 통해 골프공이 들어 왔다는 것을 인지한다. ( 센 서부, 제어부, 구동부 ) 6) 전진한 로봇의 팔에 골프공이 들어오면 로봇을 로봇 팔 의 센서를 통해 골프공이 들어 왔다는 것을 인지한다. ( 센 서부, 제어부, 구동부 )

구동원리 7) 로봇은 목표점인 홀을 찾기 위해 다시 한 번 카메라를 회전시킨다.( 구동부 화상처리, 통신부 ) 7) 로봇은 목표점인 홀을 찾기 위해 다시 한 번 카메라를 회전시킨다.( 구동부 화상처리, 통신부 ) 8) 목표물을 발견하면 그각도를 계산하여 바퀴를 이동시 킨다.( 구동부, 제어부 ) 8) 목표물을 발견하면 그각도를 계산하여 바퀴를 이동시 킨다.( 구동부, 제어부 ) 9) 로봇의 이동에 따라 화상카메라는 목표물을 계속 트레 킹하고 변화된 각도 값을 메인 컨트롤러에 전달한다. ( 구 동부, 화상처리, 제어부, 통신부 ) 9) 로봇의 이동에 따라 화상카메라는 목표물을 계속 트레 킹하고 변화된 각도 값을 메인 컨트롤러에 전달한다. ( 구 동부, 화상처리, 제어부, 통신부 ) 10) 매인컨트롤러는 전달된 값을 바탕으로 움직여야하는 각도를 계산한다.( 제어부, 구동부 ) 10) 매인컨트롤러는 전달된 값을 바탕으로 움직여야하는 각도를 계산한다.( 제어부, 구동부 ) 11) 로봇은 홀을 향해 전진한다.( 구동부, 센서부 ) 11) 로봇은 홀을 향해 전진한다.( 구동부, 센서부 ) 12) 볼이 홀안으로 들어간다. 12) 볼이 홀안으로 들어간다. 13) 팔을 연다.( 센서부, 제어부, 구동부 ) 13) 팔을 연다.( 센서부, 제어부, 구동부 )

기대성과 지금까지의 로봇, 또는 자동화된 기계들은 특별한 센서를 사용하지 않고 규칙적인 행동만을 하는것 이 대부분이었습니다. 하지만 산업이 고도화 되어 갈수록 인공지능에 대한 요구가 절실해지는데 이 를 위해 주변의 여러 가지 정보가 필요한데 이러 한 정보획득을 위한 대표적인 것이 카메라입니다. 우리는 카메라로 받아드린 영상을 처리하여 그 신 호를 입력, 제어하는 시스템을 구축하려 합니다. 이것은 저희가 4 년동안의 배웠던 지식을 다시한 번 돌이켜 보는 동시에 우리가 잘 접해보지 못했 던 새로운 영역에 접근함으로써 보다 더 나은 실 력향상의 큰 기대를 걸고 있습니다. 지금까지의 로봇, 또는 자동화된 기계들은 특별한 센서를 사용하지 않고 규칙적인 행동만을 하는것 이 대부분이었습니다. 하지만 산업이 고도화 되어 갈수록 인공지능에 대한 요구가 절실해지는데 이 를 위해 주변의 여러 가지 정보가 필요한데 이러 한 정보획득을 위한 대표적인 것이 카메라입니다. 우리는 카메라로 받아드린 영상을 처리하여 그 신 호를 입력, 제어하는 시스템을 구축하려 합니다. 이것은 저희가 4 년동안의 배웠던 지식을 다시한 번 돌이켜 보는 동시에 우리가 잘 접해보지 못했 던 새로운 영역에 접근함으로써 보다 더 나은 실 력향상의 큰 기대를 걸고 있습니다.

연구결과 평가의 착안점 및 척도 영상처리 - 카메라를 통해 얻은 영상을 바탕과 공 을 구분할 수 있는가 ? 영상처리 - 카메라를 통해 얻은 영상을 바탕과 공 을 구분할 수 있는가 ? 제어부 - 영상처리 구동부 통신부 센서부를 총괄 하여 데이터의 전달 및 주행알고리즘을 찾는다. 제어부 - 영상처리 구동부 통신부 센서부를 총괄 하여 데이터의 전달 및 주행알고리즘을 찾는다. 구동부 - 영상처리에서 받은 데이터를 보정하여 정확하게 물체를 트레킹 할 수 있는가 ? 구동부 - 영상처리에서 받은 데이터를 보정하여 정확하게 물체를 트레킹 할 수 있는가 ? ( 바퀴 슬립오차 최소, 배터리의 알맞은 선정 등 ) ( 바퀴 슬립오차 최소, 배터리의 알맞은 선정 등 )

연구결과 평가의 착안점 및 척도 센서부 - 볼이 로봇 팔에 위치해 있는지를 정확히 판단하여 제어부에 정보를 넘겨줌 센서부 - 볼이 로봇 팔에 위치해 있는지를 정확히 판단하여 제어부에 정보를 넘겨줌 통신부 - 정보의 올바른 전달 및 신뢰성 속 도를 잘 고려했는가 ? 통신부 - 정보의 올바른 전달 및 신뢰성 속 도를 잘 고려했는가 ?

예산 (60 만원 )