Control Technology Based on the Finger Recognition of Robot Cleaners

Abstract

The disadvantage of the general robot cleaner is that it works only on the designated route, so it is impossible to clean the place outside the designated route. Therefore, in this study, the direction control methodology for searching the place other than the designated route based on the finger recognition technology was studied to compensate for the shortcomings of the existing cleaner. Raspberry Pi was used as the main controller and Open CV program was used to recognize the number of fingers. To verify the validity of the proposed methodology, a finger recognition algorithm was implemented using Python language, and as a result of adopting the Logitech C922, the success rate was 100% at 90cm and 70% at 110cm, respectively. 키워드 Finger Recognition, Raspberry Pi, Robot Cleaner, Open CV 손가락 인식, 라즈베리 파이, 로봇 청소기, Open CV * 남서울대학교 전자공학과(halocolor16@naver.com,dbdlwm11@naver. com,Ktotd@naver.com,gksrnr8875@naver.com) ** 교신저자 : 남서울대학교 전자공학과 ᆞ접 수 일 : 2019. 11. 04 ᆞ수정완료일 : 2019. 12. 25 ᆞ게재확정일 : 2020. 02. 15 ᆞReceived : Nov. 04, 2019, Revised : Dec. 25, 2019, Accepted : Feb. 15, 2020 ᆞCorresponding Author : Yun-Seok Ko Dept. of Electronic Engineering, Namseoul University, Email : ysko@nsu.ac.kr I. 서 론 사물을 직접적으로 접촉하지 않고 통제 할 수 있다 면 인류의 삶은 더 편리해 질 수 있을 것이다. 인류는 이 문제에 대한 해결방법으로서 자동화를 고안하였고 이것의 실현을 위해 많은 노력을 기울여 왔다. 특히, 최근 핵가족화 및 맞벌이 부부의 증가로 가사에 투입 할 시간이 줄어들면서 가사노동시간을 최소화할 수 Regular paper Journal of the KIECS. pp. 139-146, vol. 15, no. 1, Feb. 29. 2020, t. 99, pISSN 1975-8170 | eISSN 2288-2189 http://dx.doi.org/10.13067/JKIECS.2020.15.1.139 JKIECS, vol. 15, no. 01, 139-146, 2020 140 있는 가사노동 자동화에 큰 관심이 집중되고 있다. 가사 노동 중 청소는 주변 환경을 깨끗하고 쾌적하 게 해주는 작업으로서 가정뿐만 아니라 기업, 공공장 소 모든 공간에서 필요한 작업이다[1]. 초창기 청소는 사람이 직접적으로 해왔기 때문에 상당한 노동력이 요구되어 자동화에 대한 수요가 점차 증가하였다. 그 리고 청소기에 대한 수요증가와 함께 핵심기술이 개 발됨으로서 로봇 청소기가 개발, 보급되어 가사노동을 크게 줄일 수 있었다. 하지만 기본적으로 로봇 청소기 는 청소 패턴이 고정 되어 있다는 단점을 가진다[2]. 예를 들어서 로봇청소기는 장소를 지나가고 그 자리 로 돌아가기까지는 시간이 걸린다. 즉, 지나간 자리를 더럽히면 다시 청소해야 하는데 청소기에는 패턴이 저장되어 있기 때문에 그 자리로 다시 돌아가려면 상 당한 시간이 소비된다. 그렇기 때문에 그 더럽혀진 장 소는 사람이 치워야 하거나 로봇 청소기가 돌아오기 전까지 기다려야 한다는 단점을 가진다. 최근, 모션 인식기술은 일부 분야에 적용되어 성공적으로 사용되 고 있다. 전자분야에서는 스마트폰에 손동작을 이용해 원거리에서 사진을 찍는 기능, 음악시장에서는 동작 제어 카메라(motion control camera)가 가수의 움직임 을 인식해 가수를 따라가거나 그 포즈에 맞게 움직이 도록 하는 기능에 적용되어 사용되고 있다[3]. 특히, 4 차 산업 혁명시대를 맞이하여 모션 제어 기술의 일환 인 손가락 인식기술에 대한 관심이 점차 증대되고 있 다[4-5]. 손가락 인식 기술은 사물의 동작을 프로세서 가 인식한 후 명령을 주어 오브젝트를 제어 할 수 있 는 기술로서 보다 직접적이고 디테일한 제어가 가능 하다는 장점 때문에 다양한 분야에서 적용이 기대되 며 동시에 기존 청소기의 고정된 공간 추적의 문제점 을 보완할 수 있는 기술이다[6]. 따라서 본 연구에서는 기존 청소기의 단점을 보완 하기 위해 손가락 인식 기술을 기반으로 정해진 루트 이외의 장소를 탐색하기 위한 방향제어 방법론을 연 구한다. 라즈베리파이를 주제어장치로 하여 손가락 인 식 알고리즘을 적용하고 카메라가 결합된 로봇 청소 기에, 손가락을 인식할 수 있도록 설정한 후 로봇 청 소기의 모터를 제어함으로서 로봇 청소기의 방향을 제어할 수 있도록 구현한다. 그리고 손가락 인식 알고 리즘이 장착된 로봇 청소기를 실험용으로 제작하여 제안된 방법론의 유효성을 검증한다. 로봇 청소기의 실험, 제작 시 케이스 제작은 현실적으로 쉽지 않기 때문에 기존 청소기의 케이스를 이용한다.