장애물 탐지에 의한 가변 트랙형 주행로봇의 주행모드 제어

Abstract

그동안 개발되었던 주행로봇(Mobile Robot)들은 실제 운용시 야외지형과 실내 불규칙한 지형들로 인하여 기동성에 많은 제한이 따르고 있다. 그 중 트랙형의 주행로봇의 경우 트랙이 가지는 우수한 기동성으로 인하여 구조로봇의 주형태로 개발되어지고 있다. 현재까지 개발된 트랙형의 주행로봇의 경우 장애물의 극복성능을 최대화하기 위하여 장애물 접촉시 트랙변형을 통하여 트랙의 장애물 접촉점을 높이는 방향으로 연구되었다. 하지만 로봇의 트랙변형이 주로 로봇에 설치된 비전카메라를 통하여 장애물을 식별하는 로봇 운용자의 수동에 의하여 변형을 제어하므로서 장애물 극복의 실패 위험성이 높고 로봇 운용자에게 많은 운용 부담을 주는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 트랙의 형상을 가변하여 장애물을 극복하는 형태의 주행로봇(Variable Single-Track Mobile Robot)이 야외환경에서 로봇에 설치된 PSD(Position Sensitive Device) 적외선 센서를 이용하여 로봇 전방에 위치한 장애물의 높이와 각을 측정하고 이렇게 측정된 장애물의 높이와 각 정보를 가지고 해석적 방법을 통하여 얻어진 주행 모드 결정 방법에 의하여 주행모드를 결정하고자 한다. 즉 로봇 스스로 장애물을 탐지하고 탐지된 정보를 가지고 장애물 극복에 적합한 트랙의 형태(주행모드)를 스스로 결정하여 로봇이 스스로 장애물을 극복하는 제어방법을 제안하고자 하는 것이다. 또한 해석적으로 구해진 모드 결정 방법을 시뮬레이션을 통해 가능성을 확인하였으며 실제 실험을 통하여 이를 확인 검증 하였다. 모드 변화시 트랙의 변형제어는 가변저항기(Potentiometer)와 PI 제어를 이용하여 제어하였으며 그리고 재난환경의 장애물 모형을 통하여 본 제어시스템이 구조로봇의 장애물 극복 성능을 향상시킬 수 있었음을 확인할 수 있었다.