여유자유도를 가진 모바일 머니퓰레이터를 위한 초음파 센서 기반의 장애물 회피

Abstract

본 연구에서는 구 물체 인식 및 회피 알고리즘에 대해서 기술 하였다. 3차원 공간상의 구 물체를 인식 하기 위해서 대수 방정식을 풀어야 되는데, 4개의 초음파 센서가 필요하다. 센서의 측정 거리에 오차가 존재하게 될 경우, 대수 방정식의 해 값이 허수가 나오게 된다. 이런 문제를 해결 하기 위해, 본 논문에는 3개의 센서를 사용하여 효율적으로 장애물의 중심과 반지름을 구하는 방법을 제시 하였다. 제시한 알고리즘을 통해, 센서의 거리 오차가 1cm 일때 장애물의 중심과 반지름을 2cm 오차 안으로 구 할수 있다. 그리고 인식된 장애물의 정보를 바탕으로 셀프 모션을 활용하여 장애물 회피 알고리즘을 제시 하였다. 인식된 장매물의 중심과 반지름을 활용하여, 장애물과 로봇의 충돌을 예측하고 충돌이 예측 될 경우 장애물 회피 가능한 여유 자유도값을 계산 하여 장애물 회피가 이루어 지도록 하였다. 구현된 하드웨어는 로보티즈사의 다이나믹셀을 사용하여 구현 하였다. 4개의 초음파 센서를 부착하여 구 장애물을 인식 가능 하도록 하였다. Xsacle 프로세서 기반의 임베디드 보드를 사용 하였으며 장애물 인식과 회피를 실시간으로 하기 위해서, 실시간 운영 체제 RTAI를 탑재 하였다.