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간단한 기구부와 결합한 공간증강현실
시스템의 샘플 기반 제어 방법
CADCAM 2015 동계학술대회
이아현 이주호 이주행
UST	
  /	
  ETRI 리츠메이칸 대학교 ETRI	
  /	
  UST
특별세션 - 제 1...
목 차
1. RSAR(로봇공간증강현실) ?
2. CAD 모델 기반의 기구학 제어
3. 제안된 샘플 기반의 기구학 제어
4. 구현 및 실험 결과
5. 결론
AR Augmented Reality
SAR Spatial Augmented Reality
RSAR Robotic Spatial Augmented Reality
1. RSAR ?
AR 증강현실
Augmented Reality
1. RSAR ?
Augmented Reality
Vuforia (Qualcomm AR SDK) | 2014
1. RSAR ?
SAR 공간증강현실
Spatial Augmented Reality
1. RSAR ?
Spatial Augmented Reality
HideOut | Disney Reaserch | 2012
OmniTouch | CMU | 2011OASIS | Intel Labs | 2010
IllumiRoom | Mi...
RSAR 로봇공간증강현실
Robotic Spatial Augmented Reality
1. RSAR ?
Robotic Spatial Augmented Reality
LuminAR | MIT | 2010
Ubiquitous Display | Ritsumeikan U | 2009PixelFlex | MIT | 2001
Bea...
미래형 로봇 컴퓨터 | ETRI | 2012
Robotic Spatial Augmented Reality
1. RSAR ?
2. CAD모델 기반의
기구학 제어
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
RSAR 기구학 제어 단계 구성
프로젝터-카메라 캘리브레이션
기구학 설정 단계
응용단계
PCU (Projector Camera Unit)
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
실세계 좌표계
프로젝터 좌표계
카메라 좌표계
𝐻"#
𝐻"$
𝐻#$
𝑝#
𝑝$
𝑝"
프로젝터-카메라 캘리브레이션
PCU 캘리브레이션
기구학 설정 단계
응용 단계
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
프로젝터-카메라 캘리브레이션
프로젝터와 카메라가 물리적으로 고정되어, 카메라 위치/자세
정보만으로 프로젝터 위치/자세 정보를 계산할 수 있다.
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
프로젝터-카메라 캘리브레이션 결과
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
CAD 모델 기반 기구부의 기하학정보 추출
𝑞'
𝑞(
𝑙'
𝑙(
𝑙*
𝑦'
𝑧'
𝑥'
엔드 이펙터
𝑦*
𝑧*
𝑥*
PCU 캘리브레이션
기구학 설정 단계
응용 단계
기구학 설정 단계
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기...
𝑞'
𝑞(
𝒍 𝟎
𝒍 𝟏
𝒍 𝟐
𝑦'
𝑧'
𝑥'
엔드 이펙터
𝑦*
𝑧*
𝑥*
링크의 길이
CAD 모델 기반 기구부의 기하학정보 추출
기구학 설정 단계
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
PCU 캘리브...
𝒒 𝟎
𝒒 𝟏
𝑦'
𝑧'
𝑥'
엔드 이펙터
𝑦*
𝑧*
𝑥*
관절 회전축의 위치
CAD 모델 기반 기구부의 기하학정보 추출
기구학 설정 단계
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
PCU 캘리브레이션
기구...
𝑞'
𝑞(
𝑙'
𝑙(
𝑙*
𝑦'
𝑧'
𝑥'
엔드 이펙터
𝑦*
𝑧*
𝑥*
𝐾4
𝑞'
𝑙'
𝑙(
𝑙*
𝑟6
𝑟7
𝑟8
𝑞(
𝑝6
𝑝7
𝑝7
엔드이펙터의 위치/자세 계산
정
기
구
학
역
기
구
학
목표 위치로 이동하기 위한...
𝑞'
𝑞(
𝑙'
𝑙(
𝑙*
𝑦'
𝑧'
𝑥'
𝑦*
𝑧*
𝑥*
프로젝터-카메라
𝑙'
𝑞'
𝑞(
𝑙(
𝒍 𝟐
𝑦'
𝑥'
𝑧'
RSAR
엔드이펙터 = 투사영역의 중심점
기구학 설정 단계
정/역기구학 제어식 생성
1. RSAR ...
PCU 캘리브레이션
기구학 설정 단계
응용 단계
RSAR 제어 및 응용
미래형 로봇 컴퓨터 | ETRI/Ritsumeikan U | 2012
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
카메라 입력 영상
엔드이펙터의 위치/
자세 계산
<정기구학>
영상 워핑 + 렌더링
시작
관절 회전각 계산
<역기구학>
투사 영역의
이동?
끝
영상 투사
영상 투사
끝?
관절 회전
yes
no
yes
no
RSAR 시스템...
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
UCR 사용자 제작 로봇
User Created Robot
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
UCR의 장점
CAD 모델이
없는 경우
조립시 오차
> 허용공차
UCR 기구학 제어의 한계점
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
3. 샘플 기반의 기구학 제어
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
3. 샘플 기반의 기구학 제어
CAD 모델 기반 기구학 제어
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
3. 샘플 기반의 기구학 제어
링크의 길이
𝒍 𝟎
𝒍 𝟏
𝒍 𝟐
𝒒 𝟎
𝒒 𝟏
관절 회전축의 위치
관절의 회전각
𝝋
𝜽
엔드이펙터의
위치/자세
패턴마커
샘플 기반의 기구학 제어
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
3. 샘플 기반의 기구학 제어
CAD 모델 기반의 RSAR 제어
프로젝터-카메라 캘리브레이션
기구학 설정 단계
응용단계
PCU (Projector Camera Unit)
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
3. 샘플 기반의 기구학...
샘플 기반의 RSAR 제어
프로젝터-카메라 캘리브레이션
샘플 데이터 취득 및
B-spline 기반 표현
응용단계
PCU (Projector Camera Unit)
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
...
PCU 캘리브레이션
샘플 데이터 취득 및
B-spline 기반 표현
응용 단계
모터 회전 반경 설정
관절 가용 범위
샘플 데이터 취득
시작
끝
B-spline 기반 표현
B-spline
곡면 8개
샘플 데이터 취득
1....
샘플 데이터 취득 방법
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
3. 샘플 기반의 기구학 제어
모터 회전 반경 설정
샘플 데이터 취득
시작
끝
B-spline 기반 표현
B-spline
곡면 8개
B-spline 기반 표현
PCU 캘리브레이션
샘플 데이터 취득 및
B-spline 기반 표현
응용 단계
1. RSA...
샘플 데이터 3차원 그래프 B-spline 곡면 표현
B-spline 기반 표현
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
3. 샘플 기반의 기구학 제어
입 력
출 력
회 전 이 동
index pan tilt rx ry rz tx ty tz
𝑖 𝜃= 𝜑= 𝑟𝑥= 𝑟𝑦= 𝑟𝑧= 𝑡𝑥= 𝑡𝑦= 𝑡𝑧=
정기구학 샘플 데이터 구성
정기구학 제어 곡면 6개
{𝜃, 𝜑, 𝑟𝑥} ~...
입 력 출 력
index 투사영역의 중심점 pan tilt
𝑖 𝑐𝑥= 𝑐𝑦= 𝜃= 𝜑=
역기구학 샘플 데이터 구성
역기구학 제어 곡면 2개
{𝑐𝑥, 𝑐𝑦, 𝜃}, {𝑐𝑥, 𝑐𝑦, 𝜑}
입력1, 입력2, 출력 입력1, 입...
B-spline 곡면 표현 결과
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
3. 샘플 기반의 기구학 제어
rx ry rz
tx ty tz
정기구학 샘플 데이터
B-spline 곡면 표현 결과
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
3. 샘플 기반의 기구학 제어
pan tilt
역기구학 샘플 데이터
정기구학 제어 방법의 예
{𝛉, 𝛗}
입력 데이터
x	
  6
{𝒓𝒙, 𝒓𝒚, 𝒓𝒛, 𝒕𝒙, 𝒕𝒚, 𝒕𝒛}
출력 데이터
정기구학 제어 곡면 6개
카메라 위치/자세
𝑹 𝒕
𝟎 𝟏4x4
B-spline 기반 제어
1. RS...
카메라 입력 영상
엔드이펙터의 위치/
자세 계산
<정기구학>
영상 워핑 + 렌더링
시작
관절 회전각 계산
<역기구학>
투사 영역의
이동?
끝
영상 투사
영상 투사
끝?
관절 회전
yes
no
yes
no
PCU 캘리브레...
카메라 입력 영상
엔드이펙터의 위치/
자세 계산
<정기구학: B-spline 전개>
영상 워핑 + 렌더링
시작
관절 회전각 계산
<역기구학 :	
  B-­‐spline	
  전개 >
투사 영역의
이동?
끝
영상 투사
영...
4. 구현 및 실험 결과
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
3. 샘플 기반의 기구학 제어 4. 구현 및 실험 결과
UCR-based RSAR 응용의 예(1)
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
3. 샘플 기반의 기구학 제어 4. 구현 및 실험 결과
프로젝터 이동
투사 영상의 와핑+렌더링 영상 투사 결과
실험 결과 영상
UCR-based RSAR 응용의 예(1)
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
3. 샘플 기반의 기구학 제어 4. 구현 및 실험...
UCR-based RSAR 응용의 예(2)
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
3. 샘플 기반의 기구학 제어 4. 구현 및 실험 결과
실험 방법
1. RSAR ?
2. CAD 모델 기반의
기구학 제어
3. 샘플 기반의 기구학 제어 4. 구현 및 실험 결과
샘플 기반의 기구학 제어 방법의 정확도 측정
프로젝터-카메라가 동일한 위치에서
카메라+패턴마커
제안된 샘플 기반의
제어 방법
{𝜽, 𝝋,	
  
𝒓𝒙, 𝒓𝒚, 𝒓𝒛, 𝒕𝒙, 𝒕𝒚, 𝒕𝒛,
	
   𝒄 𝒙, 𝒄𝒚}
pan, tilt
카메라 자세/위치
엔드이펙터
{𝜽...
제어점 개수
카메라 위치/자세
회전( ° ) 이동(mm)
rx ry rz tx ty tz
4  x  4 0.4616 0.4081 0.0820 0.5018 0.5470 1.2953
6  x 6 0.5078 0.3199 0...
제어점 개수
관절각(°)
pan tilt
4  x  4 0.6970 0.5037
6  x 6 0.6676 0.4756
8  x 8 0.6287 0.4373
역기구학 제어 방법의 RMSE
1. RSAR ?
2. CAD 모...
요 약
UCR-based RSAR의 한계점
CAD모델이 없는 경우 or 조립 오차 > 허용공차
샘플 기반의 기구학 제어 방법
샘플 데이터 취득
-> B-spline 곡면 8개 (정6/역2) 생성
-> 곡면을 사용해 기구...
제안된 방법의 한계점
단일 영역에서 샘플 데이터 취득
관절 가용 범위가 작음
2축의 로봇 팔로 제한
단일 RSAR 시스템으로 제한
단일 평면에 투사
향후 연구 계획
다중 영역에서 샘플 데이터 취득
관절 가용 범위를 확장
다축의 로봇 팔에 적용
다중 RSAR 시스템의 협업
다면체/곡면에 투사
이아현(azsure@etri.re.kr)
이주호(lee.aislab@is.ritsumei.ac.jp)
이주행(joohaeng@etri.re.kr)
감사합니다
Q & A
이아현(azsure@etri.re.kr)
이주호(lee.aislab@is.ritsumei.ac.jp)
이주행(joohaeng@etri.re.kr)
간단한 기구부와 결합한 공간증강현실 시스템의 샘플 기반 제어 방법
간단한 기구부와 결합한 공간증강현실 시스템의 샘플 기반 제어 방법
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간단한 기구부와 결합한 공간증강현실 시스템의 샘플 기반 제어 방법

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2015년 가헌학술상 수상 논문의 발표자료
한국CAD/CAM학회논문집 Vol. 19, No. 4, pp. 356-367. December 2014
DOI http://dx.doi.org/10.7315/CADCAM.2014.356

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간단한 기구부와 결합한 공간증강현실 시스템의 샘플 기반 제어 방법

  1. 1. 간단한 기구부와 결합한 공간증강현실 시스템의 샘플 기반 제어 방법 CADCAM 2015 동계학술대회 이아현 이주호 이주행 UST  /  ETRI 리츠메이칸 대학교 ETRI  /  UST 특별세션 - 제 17회 가헌학술상 *
  2. 2. 목 차 1. RSAR(로봇공간증강현실) ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 제안된 샘플 기반의 기구학 제어 4. 구현 및 실험 결과 5. 결론
  3. 3. AR Augmented Reality SAR Spatial Augmented Reality RSAR Robotic Spatial Augmented Reality 1. RSAR ?
  4. 4. AR 증강현실 Augmented Reality 1. RSAR ?
  5. 5. Augmented Reality Vuforia (Qualcomm AR SDK) | 2014 1. RSAR ?
  6. 6. SAR 공간증강현실 Spatial Augmented Reality 1. RSAR ?
  7. 7. Spatial Augmented Reality HideOut | Disney Reaserch | 2012 OmniTouch | CMU | 2011OASIS | Intel Labs | 2010 IllumiRoom | Microsoft | 2013 1. RSAR ?
  8. 8. RSAR 로봇공간증강현실 Robotic Spatial Augmented Reality 1. RSAR ?
  9. 9. Robotic Spatial Augmented Reality LuminAR | MIT | 2010 Ubiquitous Display | Ritsumeikan U | 2009PixelFlex | MIT | 2001 Beamatron | Microsoft | 2012 1. RSAR ?
  10. 10. 미래형 로봇 컴퓨터 | ETRI | 2012 Robotic Spatial Augmented Reality 1. RSAR ?
  11. 11. 2. CAD모델 기반의 기구학 제어 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어
  12. 12. RSAR 기구학 제어 단계 구성 프로젝터-카메라 캘리브레이션 기구학 설정 단계 응용단계 PCU (Projector Camera Unit) 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어
  13. 13. 실세계 좌표계 프로젝터 좌표계 카메라 좌표계 𝐻"# 𝐻"$ 𝐻#$ 𝑝# 𝑝$ 𝑝" 프로젝터-카메라 캘리브레이션 PCU 캘리브레이션 기구학 설정 단계 응용 단계 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어
  14. 14. 프로젝터-카메라 캘리브레이션 프로젝터와 카메라가 물리적으로 고정되어, 카메라 위치/자세 정보만으로 프로젝터 위치/자세 정보를 계산할 수 있다. 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어
  15. 15. 프로젝터-카메라 캘리브레이션 결과 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어
  16. 16. CAD 모델 기반 기구부의 기하학정보 추출 𝑞' 𝑞( 𝑙' 𝑙( 𝑙* 𝑦' 𝑧' 𝑥' 엔드 이펙터 𝑦* 𝑧* 𝑥* PCU 캘리브레이션 기구학 설정 단계 응용 단계 기구학 설정 단계 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어
  17. 17. 𝑞' 𝑞( 𝒍 𝟎 𝒍 𝟏 𝒍 𝟐 𝑦' 𝑧' 𝑥' 엔드 이펙터 𝑦* 𝑧* 𝑥* 링크의 길이 CAD 모델 기반 기구부의 기하학정보 추출 기구학 설정 단계 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 PCU 캘리브레이션 기구학 설정 단계 응용 단계
  18. 18. 𝒒 𝟎 𝒒 𝟏 𝑦' 𝑧' 𝑥' 엔드 이펙터 𝑦* 𝑧* 𝑥* 관절 회전축의 위치 CAD 모델 기반 기구부의 기하학정보 추출 기구학 설정 단계 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 PCU 캘리브레이션 기구학 설정 단계 응용 단계 링크의 길이 𝒍 𝟎 𝒍 𝟏 𝒍 𝟐
  19. 19. 𝑞' 𝑞( 𝑙' 𝑙( 𝑙* 𝑦' 𝑧' 𝑥' 엔드 이펙터 𝑦* 𝑧* 𝑥* 𝐾4 𝑞' 𝑙' 𝑙( 𝑙* 𝑟6 𝑟7 𝑟8 𝑞( 𝑝6 𝑝7 𝑝7 엔드이펙터의 위치/자세 계산 정 기 구 학 역 기 구 학 목표 위치로 이동하기 위한 관절각 계산 LJ L )( ),,(),,( AAA RTA (q)q ψθppp zyx = = ϕ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ == 10 )()( 1201n pR AAK qq )(qr pr f e = −= ! qqq q q p !!! )( )( J f = ∂ ∂ = 정/역기구학 제어식 생성 기구학 설정 단계 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어
  20. 20. 𝑞' 𝑞( 𝑙' 𝑙( 𝑙* 𝑦' 𝑧' 𝑥' 𝑦* 𝑧* 𝑥* 프로젝터-카메라 𝑙' 𝑞' 𝑞( 𝑙( 𝒍 𝟐 𝑦' 𝑥' 𝑧' RSAR 엔드이펙터 = 투사영역의 중심점 기구학 설정 단계 정/역기구학 제어식 생성 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 프로젝터 투사 영역의 중심점 엔드이펙터
  21. 21. PCU 캘리브레이션 기구학 설정 단계 응용 단계 RSAR 제어 및 응용 미래형 로봇 컴퓨터 | ETRI/Ritsumeikan U | 2012 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어
  22. 22. 카메라 입력 영상 엔드이펙터의 위치/ 자세 계산 <정기구학> 영상 워핑 + 렌더링 시작 관절 회전각 계산 <역기구학> 투사 영역의 이동? 끝 영상 투사 영상 투사 끝? 관절 회전 yes no yes no RSAR 시스템의 흐름도 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어
  23. 23. 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 UCR 사용자 제작 로봇 User Created Robot
  24. 24. 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 UCR의 장점
  25. 25. CAD 모델이 없는 경우 조립시 오차 > 허용공차 UCR 기구학 제어의 한계점 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어
  26. 26. 3. 샘플 기반의 기구학 제어 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어
  27. 27. CAD 모델 기반 기구학 제어 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어 링크의 길이 𝒍 𝟎 𝒍 𝟏 𝒍 𝟐 𝒒 𝟎 𝒒 𝟏 관절 회전축의 위치
  28. 28. 관절의 회전각 𝝋 𝜽 엔드이펙터의 위치/자세 패턴마커 샘플 기반의 기구학 제어 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어
  29. 29. CAD 모델 기반의 RSAR 제어 프로젝터-카메라 캘리브레이션 기구학 설정 단계 응용단계 PCU (Projector Camera Unit) 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어 정/역기구학 수식 표현
  30. 30. 샘플 기반의 RSAR 제어 프로젝터-카메라 캘리브레이션 샘플 데이터 취득 및 B-spline 기반 표현 응용단계 PCU (Projector Camera Unit) 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어
  31. 31. PCU 캘리브레이션 샘플 데이터 취득 및 B-spline 기반 표현 응용 단계 모터 회전 반경 설정 관절 가용 범위 샘플 데이터 취득 시작 끝 B-spline 기반 표현 B-spline 곡면 8개 샘플 데이터 취득 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어
  32. 32. 샘플 데이터 취득 방법 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어
  33. 33. 모터 회전 반경 설정 샘플 데이터 취득 시작 끝 B-spline 기반 표현 B-spline 곡면 8개 B-spline 기반 표현 PCU 캘리브레이션 샘플 데이터 취득 및 B-spline 기반 표현 응용 단계 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어
  34. 34. 샘플 데이터 3차원 그래프 B-spline 곡면 표현 B-spline 기반 표현 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어
  35. 35. 입 력 출 력 회 전 이 동 index pan tilt rx ry rz tx ty tz 𝑖 𝜃= 𝜑= 𝑟𝑥= 𝑟𝑦= 𝑟𝑧= 𝑡𝑥= 𝑡𝑦= 𝑡𝑧= 정기구학 샘플 데이터 구성 정기구학 제어 곡면 6개 {𝜃, 𝜑, 𝑟𝑥} ~ {𝜃, 𝜑, 𝑡𝑧} 입력1, 입력2, 출력 입력1, 입력2, 출력 B-spline 기반 표현 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어 정기구학 샘플 데이터 구성
  36. 36. 입 력 출 력 index 투사영역의 중심점 pan tilt 𝑖 𝑐𝑥= 𝑐𝑦= 𝜃= 𝜑= 역기구학 샘플 데이터 구성 역기구학 제어 곡면 2개 {𝑐𝑥, 𝑐𝑦, 𝜃}, {𝑐𝑥, 𝑐𝑦, 𝜑} 입력1, 입력2, 출력 입력1, 입력2, 출력 B-spline 기반 표현 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어 역기구학 샘플 데이터 재구성
  37. 37. B-spline 곡면 표현 결과 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어 rx ry rz tx ty tz 정기구학 샘플 데이터
  38. 38. B-spline 곡면 표현 결과 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어 pan tilt 역기구학 샘플 데이터
  39. 39. 정기구학 제어 방법의 예 {𝛉, 𝛗} 입력 데이터 x  6 {𝒓𝒙, 𝒓𝒚, 𝒓𝒛, 𝒕𝒙, 𝒕𝒚, 𝒕𝒛} 출력 데이터 정기구학 제어 곡면 6개 카메라 위치/자세 𝑹 𝒕 𝟎 𝟏4x4 B-spline 기반 제어 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어 출력 데이터 계산 방법 pan tilt
  40. 40. 카메라 입력 영상 엔드이펙터의 위치/ 자세 계산 <정기구학> 영상 워핑 + 렌더링 시작 관절 회전각 계산 <역기구학> 투사 영역의 이동? 끝 영상 투사 영상 투사 끝? 관절 회전 yes no yes no PCU 캘리브레이션 샘플 데이터 취득 및 B-spline 기반 표현 응용 단계 CAD 모델 기반의 제어 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어
  41. 41. 카메라 입력 영상 엔드이펙터의 위치/ 자세 계산 <정기구학: B-spline 전개> 영상 워핑 + 렌더링 시작 관절 회전각 계산 <역기구학 :  B-­‐spline  전개 > 투사 영역의 이동? 끝 영상 투사 영상 투사 끝? 관절 회전 yes no yes no PCU 캘리브레이션 샘플 데이터 취득 및 B-spline 기반 표현 응용 단계 샘플 기반의 제어 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어
  42. 42. 4. 구현 및 실험 결과 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어 4. 구현 및 실험 결과
  43. 43. UCR-based RSAR 응용의 예(1) 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어 4. 구현 및 실험 결과
  44. 44. 프로젝터 이동 투사 영상의 와핑+렌더링 영상 투사 결과 실험 결과 영상 UCR-based RSAR 응용의 예(1) 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어 4. 구현 및 실험 결과
  45. 45. UCR-based RSAR 응용의 예(2) 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어 4. 구현 및 실험 결과
  46. 46. 실험 방법 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어 4. 구현 및 실험 결과 샘플 기반의 기구학 제어 방법의 정확도 측정
  47. 47. 프로젝터-카메라가 동일한 위치에서 카메라+패턴마커 제안된 샘플 기반의 제어 방법 {𝜽, 𝝋,   𝒓𝒙, 𝒓𝒚, 𝒓𝒛, 𝒕𝒙, 𝒕𝒚, 𝒕𝒛,   𝒄 𝒙, 𝒄𝒚} pan, tilt 카메라 자세/위치 엔드이펙터 {𝜽, 𝝋,   𝒓𝒙, 𝒓𝒚, 𝒓𝒛, 𝒕𝒙, 𝒕𝒚, 𝒕𝒛,   𝒄 𝒙, 𝒄𝒚} pan, tilt 카메라 자세/위치 엔드이펙터 실험 방법 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어 4. 구현 및 실험 결과 샘플 기반의 기구학 제어 방법의 정확도 측정
  48. 48. 제어점 개수 카메라 위치/자세 회전( ° ) 이동(mm) rx ry rz tx ty tz 4  x  4 0.4616 0.4081 0.0820 0.5018 0.5470 1.2953 6  x 6 0.5078 0.3199 0.0802 0.4290 0.4744 1.2769 8  x 8 0.4760 0.2999 0.0779 0.4847 0.6334 1.2042 정기구학 제어 방법의 RMSE 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어 4. 구현 및 실험 결과 실험 결과 정기구학 출력데이터 = 카메라 위치/자세
  49. 49. 제어점 개수 관절각(°) pan tilt 4  x  4 0.6970 0.5037 6  x 6 0.6676 0.4756 8  x 8 0.6287 0.4373 역기구학 제어 방법의 RMSE 1. RSAR ? 2. CAD 모델 기반의 기구학 제어 3. 샘플 기반의 기구학 제어 4. 구현 및 실험 결과 실험 결과 역기구학 출력데이터 = 관절각
  50. 50. 요 약 UCR-based RSAR의 한계점 CAD모델이 없는 경우 or 조립 오차 > 허용공차 샘플 기반의 기구학 제어 방법 샘플 데이터 취득 -> B-spline 곡면 8개 (정6/역2) 생성 -> 곡면을 사용해 기구학(출력) 데이터 계산 구현 및 실험 결과 엔드이펙터 이동을 위한 관절각 계산 -> 역기구학 엔드이펙터 위치/자세 계산 -> 정기구학
  51. 51. 제안된 방법의 한계점 단일 영역에서 샘플 데이터 취득 관절 가용 범위가 작음 2축의 로봇 팔로 제한 단일 RSAR 시스템으로 제한 단일 평면에 투사
  52. 52. 향후 연구 계획 다중 영역에서 샘플 데이터 취득 관절 가용 범위를 확장 다축의 로봇 팔에 적용 다중 RSAR 시스템의 협업 다면체/곡면에 투사
  53. 53. 이아현(azsure@etri.re.kr) 이주호(lee.aislab@is.ritsumei.ac.jp) 이주행(joohaeng@etri.re.kr) 감사합니다
  54. 54. Q & A 이아현(azsure@etri.re.kr) 이주호(lee.aislab@is.ritsumei.ac.jp) 이주행(joohaeng@etri.re.kr)

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