레이저 레인지 파인더와 전방향 시각 센서의 센서 융합을 이용한 이동 로봇의 동시 위치 추정 및 지도 생성

Abstract

사전에 알지 못하는 환경에서의 이동 로봇의 자율 주행을 위해서 로봇은 그 환경의 지도를 생성하고 그 지도 안에서의 자신의 위치를 파악할 수 있어야 한다. 이 때, 로봇은 환경의 특징들을 이용해서 지도를 생성한다. 이 때, 이 환경의 특징들은 선 성분, 특징점 등등이 될 수 있다. 이런 환경의 특징들 가운데서 특징점은 다양한 환경에 대해서 사용될 수 있다. 한편, 환경에서의 특징점을 관찰하기 위해 오직 한 개의 센서만이 사용된다면, 로봇은 사용된 센서의 특징에 따라 환경에 대해 불충분한 정보를 얻을 수도 있다. 그러므로 여러 개의 센서를 사용하는 것이 더욱 정확한 로봇의 동시 위치 추정 및 지도 생성의 결과를 얻는데 유리하다. 본 논문에서는 이동 로봇의 동시 위치 추정 및 지도 생성을 위한 레이저 레인지 파인더와 전방향 시각 센서의 센서 융합 방법을 제안한다. 로봇은 레이저 레인지 파인더를 사용해서 환경에서의 모퉁이 점을 관찰한다. 그리고 전방향 시각 센서를 사용해서 전방향 영상에서의 높은 모퉁이 점 특성을 갖는 SIFT 특징점들을 관찰한다. 이렇게 관찰한 특징점들을 갖고 FastSLAM 알고리즘에 기반해 로봇의 동시 위치 추정 및 지도 생성이 이루어진다. 제안한 방법에서는 전방향 시각 센서만을 사용했을 때의 문제점인 특징점 초기화 문제가 해결된다. 그리고 특징점에 대한 여유 정보가 얻어지게 된다. 이것은 레이저 레인지 파인더와 전방향 시각 센서의 상호 보완적인 협력에 의해 이루어진다. 실제 실험 결과 제안한 방법을 통해 오직 레이저 레인지 파인더만 사용했을 때보다 더 정확한 결과를 얻었다.