단일 레이저 스캐너를 이용한 모바일 로봇의 장애물 탐색 및 분리 알고리즘 개발
Obstacle Detection and Classification Algorithm of Mobile Robots using a Single Laser Scanner
- 주제(키워드) 레이저 스캐너 , 장애물 탐색 , Single Laser Scanner
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 홍석교, 좌동경
- 발행년도 2008
- 학위수여년월 2008. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
이 논문에서는 단일 레이저 스캐너를 통해 얻은 데이터를 이용하여 모바일 로봇과 같은 이동 로봇의 효율적인 회피 주행을 위한 장애물의 크기 및 위치 등의 정보를 분석하는데 목적이 있다. 레이저 스캐너를 통해 얻은 측정 데이터를 살펴보면 장애물의 시작과 끝을 나타내는 경계점에서 측정 데이터의 차이가 크게 나타나며 동일 장애물 내에서는 장애물의 기울기에 따라 측정 데이터의 차이가 일정하게 나타나는 것을 볼 수 있다. 이 점을 이용하기 위해 측정 데이터를 미분하여 그 미분 값의 변화가 크게 나타나는 지점을 특이점이라고 하였으며, 이 특이점 중 경계를 나타내고 있는 경계 특이점만을 파악하여 장애물의 정보를 분석하였다. 또한 측정 데이터는 많은 측정 오차를 포함하고 있다. 이 오차로 인해 장애물의 정보를 정확히 파악하는데 어려움이 생기는데 이 측정 오차를 보상하기 위해 경계 특이점 사이에서 최소 자승 추정법을 사용하였다. 따라서 이 논문에서는 단일 레이저 스캐너를 통해 얻은 데이터를 이용하여 스캐너의 측정 오차를 보상하여 정확한 장애물의 정보를 파악하는 알고리즘을 제안하고 있다. 이렇게 얻어진 장애물의 정보를 이용하여 효율적인 이동 로봇의 장애물 회피 경로를 생성할 수 있도록 한다. 또한 제안된 알고리즘의 효율성을 위해 모의실험 및 실험을 수행하였다.
more초록/요약
This paper proposes algorithm for the obstacle detection and classification using a single laser scanner. In a measurement data from a laser scanner, there exist points with large differential value called singular points, which can be used to obtain the boundary of an obstacle such that obstacle information can be analyzed. On the other hand, measurement data include a lot of measurement error, which makes it difficult to analyze the accurate obstacle information. To solve this problem, the least square estimation algorithm is used to obtain the accurate information using a single laser scanner, by compensation for the measurement error. This algorithm can be used for the effective obstacle avoidance of mobile robots, and the experimental results are included to demonstrate the effectiveness of the propose algorithm.
more목차
1. 서론 = 1
1.1 연구 배경 = 1
1.2 연구 내용 = 2
1.3 논문 구성 = 2
2. 레이저 스캐너 시스템 설계 = 3
2.1 레이저 스캐너 설명 = 3
2.2 레이저 스캐너 데이터 처리 = 4
3. 장애물 탐색 및 분리 = 6
3.1 특이점을 이용한장애물 분리 = 6
3.1.1 특이점 = 7
3.1.2 측정 데이터에서 특이점 찾기 = 8
3.1.3 특이점 소거 = 11
3.1.4 미분 방법에 따른장애물 탐색 성능 비교 = 14
3.2 장애물 정보 분석 = 18
3.2.1 장애물의 크기 및 위치 정보 = 18
3.2.2 장애물의 표면 정보 = 19
3.3 장애물 측정 오차 보상 = 20
4. 실험 결과 = 24
4.1 실험 환경 = 24
4.2 측정 오차 보상 실험 = 24
4.3 장애물 탐색 실험 = 26
5. 결론 = 34
참고문헌 = 35
Abstract = 36
