어안렌즈 비전 시스템을 가진 이동 로봇의 표식점 기반 위치 추정 입자 알고리즘

Abstract

위치 추정은 자율적인 로봇에게 중대한 능력이고 로봇 공학 연구 분야의 주요 흐름 중 하나 이다. 표식점을 이용한 위치 추정은 위치에 대한 사전 정보 없이 위치 추정이 가능하다. 그래서 로봇의 동작 정보에서 오는 심각한 누적 위치 오차를 극복할 수 있고 로봇을 누군가 옮긴 후에도 바로 위치 추정을 할 수가 있다. 전방향 비전 시스템은 많은 정보를 얻을 수 있기 때문에 로봇 비전 시스템으로 자주 사용되지만, 비싸고 구하기 어렵다는 단점이 있다. 하지만 이 논문에서 사용한 어안렌즈 비전 시스템은 싸고 구하기 쉽다. 어안렌즈 비전 시스템은 전방향 비전 시스템과 비교해서 많은 표식점 정보를 얻을 수 없기 때문에 적은 표식점 정보로 위치 추정하는 알고리즘이 필요하다. 이 논문에서는 표식점 기반 위치 추정 입자 알고리즘을 제안한다. 표식점의 각도, 거리 정보를 이용하여 가능한 범위를 계산하고 가능한 범위 안에 분포된 입자의 적합도를 계산하여 로봇의 위치를 추정한다. 제안된 알고리즘을 시뮬레이션과 실제 로봇 실험으로 검증하였다. 시뮬레이션에서 제안된 알고리즘의 정확도와 정밀도를 Shimshoni 위치 추정 알고리즘과 RANSAC, MLESAC, u-MLESAC을 적용하여 개선된 Shimshoni 위치 추정 알고리즘과 비교하였다. 실제 로봇 실험에서 어안렌즈 비전 시스템을 장착한 전방향 이동 로봇을 사용했고 강인한 결과를 보였다.