The Posture Estimation of Mobile Robots Using Sensor Data Fusion Algorithm

센서 데이터 융합을 이용한 이동 로보트의 자세 추정

A redundant sensor system, which consists of two incremental encoders and a gyro sensor, has been proposed for the estimation of the posture of mobile robots. A hardware system was built for estimating the heading angle change of the mobile robot from outputs of the gyro sensor. The proposed hardware system of the gyro sensor produced an accurate estimate for the heading angle change of the robot. A sensor data fusion algorithm has been developed to find the optimal estimates of the heading angle change based on the stochastic measurement equations of our readundant sensor system. The maximum likelihood estimation method is applied to combine the noisy measurement data from both encoders and gyro sensor. The proposed fusion algorithm demonstrated a satisfactory performance, showing significantly reduced estimation error compared to the conventional method, in various navigation experiments.

본 연구에서는 이동 로보트의 구동모터들의 회전수를 측정하는 두 개의 엔코 더와 로보트의 회전각 속도를 측정하는 자이로센서를 결합하여 주행중인 로보트의 자 세를 정확하게 추정할 수 있는 복수센서 시스템의 신호처리회로 및 알고리즘을 개발하 고 자이로센서의 측정방정식을 모델링하기 위하여 성능시험을 수행하였다. 그리고 확률이론을 유도된 측정방정식에 적용하여 본 복수센서 시스템의 출력 신호들을 효율 적으로 융합할 수 있는 센서데이터 융합알고리즘을 개발하여 사용된 측정센서들에 내 재하는 측정오차의 영향을 최소로 줄이고자 하였다. 제안된 융합알고리즘의 타당성 을 검증하기 위하여 주행실험을 수행하여 이동 로보트의 실제자세와 본 융합알고리즘 의 결과를 비교하였다.