자율 이동 로봇의 장애물 회피를 위한 안전 방향 구간 탐색 방법 = Safety direction section search method for obstacle avoidance of autonomous mobile Robots
저자
발행사항
광주 : 朝鮮大學校 大學院, 2002
학위논문사항
학위논문(박사)-- 조선대학교 대학원: 제어계측학과 2002. 2
발행연도
2002
작성언어
한국어
주제어
KDC
559.962 판사항(4)
DDC
629.892 판사항(21)
발행국(도시)
광주
형태사항
xi, 131p. : 삽도 ; 26cm
일반주기명
참고문헌: p. 107-114
소장기관
This thesis focuses on the problem of local obstacle avoidance of mobile robots. To solve this problem, the safety direction section search(SDSS) algorithm were suggested. Specifically the following two main topics are dealt with which are vital for obstacle avoidance. One is the motion planning and control algorithm which produces smooth, fast, and safe motion trajectory considering some constrains on robot motion such as dynamic effects, and the other topic is on the development of mobile robot system which is suitable for incorporating the obstacle avoidance motion algorithm and considered about performance of multiple sensors to make the highest performance of obstacle avoidance algorithm.
As for the first topic, it can be divided into the three sub-topics of map making and localization, global motion planning, and local motion planning including obstacle avoidance. Among them, this paper is devoted to the local motion planning and obstacle avoidance. The proposed local motion planning method is simple and require less computations than other methods. An environment model is developed using the vector space concept to determine robot motion direction taking the target direction, obstacle configuration, and robot trajectory into account. Since the motion command is obtained considering motion dynamics, it results in smooth and fast as well as safe movement.
As for the second topic, multiple sensor system consists of ultrasonic sensor array and LASER range finder. Ultrasonic sensor array system is the 24 sonar transducers arranged in an archtype with 15 degree angular spacing. A sonar driver converts some transducer output signed to distance data, and transmits distance data to other device request via serial communication RS-232C. The LASER range finder detects obstacles in the 180 degree range in front of the robot and communicates with other devices via RS-232C as with the ultrasonic sensor array. The data from these two sensor system are fused to recognize the environment of the robot moving indoors. Especially, the method is effective in an environment scattered with some complicated object such as chairs, desks, and furniture as well as objects consisting only of simple faces such as walls and pillars. The fused distance data is weighted combination of the distance data from these two sensor system.
To develop a mobile base, command pulse controller, base frame, multiple sensor frame, user interface cards and integration control software are designed. The developed mobile base is differential drive type using AC servo motors, gears, and pullys. The AC servo motor is driven by the command of pulse form the variable pulse generator. The multiple sensor system refers to archtype sonar array and LASER range finder on the sonar array. Both of these system are powered by AC 100V or 220V generated from DC 12V battery.
Using the mobile base, the proposed sensor fusion method for indoor environment recognition is tested, especially in the environment with char, desk, and some complicated objects. Also, the proposed autonomous motion planning and control algorithm is tested extensively. The experimental results show the proposed method yields safe and stable robot motion through the motion speed is not so fast.
Incorporating inertial sensor and machine vision system to enhance environment recognition and localization precision is left for further study. The research results can be used for remote control of mobile robot and cooperation of multiple robots.
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