비전시스템을 이용한 이동로봇의 복도주행
Corridor navigation of mobile robot with vision system
- 주제(키워드) mobile robot , vision system , corridor , vanishing point , middle point , pseudo desired line
- 주제(KDC) 559
- 주제(DDC) 629
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 홍석교, 좌동경, 오성근
- 발행년도 2007
- 학위수여년월 2007. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 제어계측공학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
본 논문은 카메라를 장착한 이동로봇이 복도를 주행할 때 비전시스템을 기반으로 한 제어 알고리즘을 제안한다. 기존에 제안되었던 비전시스템을 이용하여 복도를 주행하는 이동로봇을 제어하는 연구들은 주로 직진 속도를 상수로 고정하고, 로봇의 회전 속도만을 제어하였다. 그러나 복도에서 복도 벽과의 거리와 복도 끝에서의 거리를 고려하여 이동로봇의 직진속도를 제어함으로써 더 안전하고 효율적인 움직임이 필요하다. 또한, 기존의 연구들은 비전시스템을 기반으로 한 제어알고리즘을 제안하기 위해, 카메라에 대한 복잡한 기구학 모델을 사용함으로써, 제어기를 설계하는데 있어 어려움이 있다. 따라서 이 논문은 카메라로부터 얻은 영상정보로부터 이동로봇과 장애물의 각도 관계와 간단한 거리 정보를 생성하여 이동로봇의 복도에서의 위치정보를 생성하고, 생성된 위치정보를 이용하여 이동로봇의 직진속도와 회전속도를 제어한다. 또한, 간략화된 기구학 모델을 사용하여 선형 제어기, 비선형 제어기, 퍼지 제어기를 각 제어기의 특성을 복도 상황에 맞게 설계함으로써 이동로봇에 적용하였다. 제안된 알고리즘을 사용함으로써 이동로봇이 복도 벽과 충돌 없이 주행 가능하고, 복도 회전 시 자연스러운 회전이 가능하다. 이러한 제어 목적을 이루기 위해 영상으로부터 소실점과 유사 목표선을 획득하고, 이동로봇의 직진속도와 회전속도 제어기 설계에 적용한다. 제안된 알고리즘의 타당성을 밝히기 위해 수치적 실험적으로 모의실험과 실험을 수행한다.
more목차
제 1 장 서 론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 기존 연구 현황 3
1.3 연구 내용 4
1.4 본 논문의 구성 5
제 2 장 두 바퀴 구동형 이동로봇 시스템의 기구학 및 동역학 6
제 3 장 이동로봇의 복도주행을 위한 영상처리 8
3.1 경계선 영상을 이용한 영상처리 및 정보획득 8
3.1.1 대각 및 가로 경계선 검출을 이용한 복도의 경계선 추출 8
3.1.2 소실점 및 중앙점 추출 10
3.1.2.1 소실점 추출 10
3.1.2.2 중앙점 추출 11
3.1.3 목표선 추출 12
제 4 장 시선각 유도방법을 이용한 이동로봇의 속도제어 14
4.1 이동로봇의 회전각속도 제어 15
4.2 이동로봇의 직진속도 제어 16
제 5 장 비선형 제어기 설계 17
제 6 장 퍼지 제어기 설계 20
제 7 장 모의 실험 결과 23
7.1 모의 실험 23
7.1.1 모의실험 환경생성 23
7.2 각 제어기에 대한 모의실험 25
7.2.1 선형 제어기 25
7.2.2 비선형 제어 29
7.2.3 퍼지 제어기 32
제 8장 결 론 35
참고 문헌
ABSTRACT
