레이저 슬릿과 스테레오 카메라를 결합한 이동형 로봇의 장애물 검지 및 회피 연구 = (An) obstacle detection and avoidance method for mobile robot using a stereo camera combined with a laser slit
저자
발행사항
서울 : 연세대학교 대학원, 2004
학위논문사항
학위논문(석사)-- 연세대학교 대학원 : 전기전자공학과 2004.8
발행연도
2004
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
서울
형태사항
viii, 64장 : 삽도 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 김재희, 박성기
소장기관
This paper proposes a new obstacle detection and avoidance algorithm that uses a hybrid method, a stereo camera combined with a laser slit. In previous mobile robot, vision system has been used as either a passive sensor or an active sensor. However, our vision system, the stereo camera, can be used as both a passive sensor and an active sensor. A passive sensor consists of a stereo camera and an active sensor is composed of a stereo camera combined with a laser slit. The proposed obstacle detection algorithm is operated in three steps. First, the obstacle is detected by the disparity using stereo correspondence and the geometry between stereo camera and obstacle. Next, an obstacle is acquired by a laser slit beam projected in the same stereo image and the geometry between stereo camera and a laser slit. Finally, by using the fuzzy-logic with the estimation results on step 1 and steps, we estimate obstacle distance. Based on the acquired obstacle distance, we implement the obstacle avoidance algorithm, which is the modified Dynamic Window Approach(DWA). In this paper, experimental results show that average obstacle distance error is 2.05% and 1.86% within 3m when using an passive sensor and an active sensor, respectively. When we use the proposed fuzzy-logic algorithm integrating two sensing data, we can reduce the obstacle distance error to 1.37%. We combine DWA with the hybrid sensing data and show its usefulness with simulation and experiments.
더보기본 논문은 레이저 슬릿과 스테레오 카메라를 결합한 하이브리드 방법의 새로운 장애물 검지 및 회피 알고리즘을 제안한다. 기존의 비전 시스템은 수동형 센서(Passive Sensor)나 능동형 센서(Active Sensor)만으로 사용해 왔다. 그러나 본 시스템은 수동형 센서와 능동형 센서의 기능을 동시에 수행하는 하이브리드 방식으로 수동형 센서는 스테레오 카메라로 구성되고, 능동형 센서는 레이저 슬릿과 스테레오 카메라로 이루어져 있다. 장애물 검지는 로봇에서 장애물까지의 거리를 추정하는데, 추정방법은 3단계로 실행한다. 첫째 단계는 스테레오 일치방법으로 상이도(Disparity)와 장애물과 카메라의 기하학에 의한 방법으로 거리를 추정한다. 두 번째 단계는 능동 일치방법으로 스테레오 카메라에 입력된 레이저 슬릿 빔을 검출하고 레이저 슬릿과 카메라의 기하학에 의하여 거리를 얻는다. 마지막 단계는 각각 얻어진 거리정보를 퍼지 알고리즘을 적용하여 장애물의 위치를 추정한다. 본 논문에서는 회피 알고리즘인 Dynamic Window Approach의 목적함수를 변형하여 목적함수가 최대가 되는 각속도와 선속도를 추정하여 회피 경로를 수행한다.본 논문에서 제안한 장애물 검지 성능은 다음과 같다. 수동형 센서를 이용한 장애물 위치에 대한 평균오차는 2.05%이고, 능동형 센서를 이용한 장애물 위치에 대한 평균오차는 1.86%이다. 두 센서 정보를 퍼지로직으로 통합한 결과 장애물 위치에 대한 평균오차는 1.37%로 나타났다. 이 센서 정보를 이용하여 회피 실험은 시뮬레이션을 수행하였다. 수행 결과 장애물의 거리로부터 직접 각속도와 선속도를 추정하므로 비교적 빠르게 장애물을 회피하는 것을 확인하였다.
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