적외선 센서를 이용한 능동적 비컨 시스템 기반의 실내 환경에서의 이동 로봇 위치추정

Abstract

위치 추정은 이동 로봇을 원하는 곳으로 자율주행 시키기 위한 기본적이고 매우 중요한 기술중의 하나이다. 최근 몇년간 이동 로봇의 위치 추정을 위한 시스템이 많이 연구되었다. 하지만 대부분의 위치추정 시스템은 너무 크거나 무거워서 크기가 작거나 출력이 약한 이동로봇에는 장착하기가 어려운것이 현실이다. 본 논문에서는 크기가 작고, 마이크로 프로세서를 기반으로 동작하는 저가형 이동 로봇을위한 위치 추정 시스템의 구현에 관해 논한다. 본 시스템은 크게 방이나 복도의 벽 혹은 천장에 설치될 비컨과 이동 로봇에 장착되어 이동 로봇의 위치와 방향각을 알려줄 위치추정 베이스 모듈로 나눌 수 있다. 각 비컨들은 주기적으로 적외선 신호를 보내고, 동시에 위치추정 모듈에서는 이를 수신하고 모든 비컨들의 각도를 측정하여 이동 로봇의 위치와 방향각을 계산한다. 또한 적외선 수신 모듈과 적외선 발광 다이오드는 비컨과 베이스 모듈간의 양방향 통신에 사용된다. 결과 데이터는 무선 시리얼통신 방식을 이용하여 이동 로봇에 초당 20회 정도의 속도로 공급된다. 수신 각도를 좁게하는 효과가 있는 슬릿과 적외선 수신 모듈, 엔코더가 장착된 직류 전동기를 이용하여 비컨의 각도를 측정하였으며 그 정확도는 3도 이내이고, $8m \times 8m$ 공간에서 위치 정확도는 7cm, 방향각 정확도는 1.8도 수준이다.