[논문]안면인식 영상처리를 활용한 가정용 로봇 개발

최민규; 우인혁; 김동혁; 안용현; 한준호; 박주영; 고지혜; 박제희; 문하영; 김민우

안면인식 영상처리를 활용한 가정용 로봇 개발
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최민규 (전북기계공업고등학교) , 우인혁 (전북기계공업고등학교) , 김동혁 (전북기계공업고등학교) , 안용현 (전북기계공업고등학교) , 한준호 (전북기계공업고등학교) , 박주영 (전북기계공업고등학교) , 고지혜 (전북기계공업고등학교) , 박제희 (전북기계공업고등학교) , 문하영 (전북기계공업고등학교) , 김민우 (전북기계공업고등학교)

본 연구에서는 라즈베리파이에 부착된 카메라로 사람을 얼굴을 인식하는 영상처리기법을 활용하여 가정용 로봇을 제작하였다. 라즈베리파이에 부착된 카메라를 통해 실시간으로 영상을 입력받아서 사람의 얼굴을 인식하게 한 후 결과에 따라 스마트냉온풍기의 동작을 구분한다. 이는 로봇이 사람이 없는 곳에 냉온풍기를 동작하지 않고, 사람이 있는 곳에만 냉온풍 동작을 하게 함으로써 에너지 활용 효율을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

In this study, we developed a mobile home robot using a face recognition method using a camera attached to a raspberry pie. It receives the real time image through the camera attached to the raspberry pie, recognizes the face of the person, and distinguishes the operation of the smart cool air temperature device according to the result. It is expected that the robot will be able to increase the energy utilization efficiency by allowing the robot to operate in cold and hot winds only where there is no human being, instead of operating the hot and cold air conditioner.

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문제 정의

본 논문에서 제안하는 방식을 통해 단순히 물건을 정리하고 적재 및 하차하는 로봇 뿐만 아니라 다양한 방식의 서비스를 개발할 수 있는 가능성을 확인하였다. 따라서 향후 서비스 로봇 분야에서의 다양한 서비스 종류들의 개발을 기대할 수 있다.
본 논문에서는 단순히 물건을 옮기고 정리정돈하는 로봇에 다른 서비스 기능을 추가할 수 있는 아이디어 제안을 위하여 영상처리를 이용한 안면인식 기능과 개인 냉난방 기능을 갖춘 로봇을 제안한다.

제안 방법

본 논문에서 제안하는 하드웨어는 이동장치, 제어부, 구동부, 전원부로 구성되어 있으며 이동 장치는 DC모터를 활용하여 로봇이 이동할 수 있도록 하였고, 제어부에서는 IP카메라에서 취득한 영상을 라즈베리파이에서 영상처리하여 제어하였으며, 구동부에서는 BLDE모터를 사용하여 냉난방 장치의 풍력을 조절하고 열선을 이용하여 난방으로 전환할 수 있도록 하였다. 이를 위해 사용자가 가변저항을 움직여서 조절함에 따라 냉난방 전환을 하고, 전원부에서는 본 시스템에 전원을 공급한다.
본 논문에서는 라즈베리파이에서 Python을 이용한 영상 처리 기법을 활용하여 OpenCV로 프로그래밍하였고 안면인식을 하는 프로그램 소스를 이용하여 로봇을 이동을 시키며 냉난방 서비스를 하는 로봇을 구현하였다.
본 논문에서는 라즈베리파이의 환경에서 OpenCV를 활용하여 영상처리를 통하여 로봇의 이동을 통제한다. OpenCV에서는 Python으로 안면인식을 할 수 있는 프로그램 소스를 이용하여 로봇의 이동에 도움을 줄 수 있도록 하였다.
안은모(2018)의 연구에서는 라즈베리파이를 이용하여 하드웨어적으로 하나의 기기로 CCTV와 홈 IoT를 하나의 플랫폼으로 구성하고, 한 화면에서 안면을 인식한 CCTV와 각종 센서의 측정값을 한눈에 확인할 수 있게 스마트폰 애플리케이션을 구현하였다. 이 연구에서는 라즈베리파이를 기반으로 OpenCV 프로그래밍으로 구현하여 영상처리를 하였다[4].

후속연구

본 논문에서 제안하는 방식을 통해 단순히 물건을 정리하고 적재 및 하차하는 로봇 뿐만 아니라 다양한 방식의 서비스를 개발할 수 있는 가능성을 확인하였다. 따라서 향후 서비스 로봇 분야에서의 다양한 서비스 종류들의 개발을 기대할 수 있다.
본 논문의 한계점으로는 학교에서 주어진 예산으로 졸업 프로젝트를 진행하고 있는 중이고 이에 따라 많은 기능을 넣지 못하였다. 또한 한정된 예산으로 진행함에 따라 좋은 부품을 투입하는데 한계가 있어 프로토타입 제품으로써의 기능만 할 수 있다는 한계가 있다.
향후 연구 과제로는 다양한 서비스 기능을 추가하고 기존의 가정용 로봇에서 구현하였던 물건 적재 및 빠른 이동 등의 물리적인 기능을 추가하는 것이다.

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