Abstract
This paper presents a method for a mobile robot to follow a moving object in real time. The robot follows a target object keeping the facing angle toward the target and the distance to the target to given value. The method consists of two procedures: first, the detection of target position in the robot coordinate system, and the second, the calculation of translational velocity and rotational velocity to follow the object:. To detect the target location, range sensor data is represented in histogram. Based on the real time calculation of the location of the target relative to the robot, translational velocity and rotational velocity to follow the target are calculated. The velocities make the heading angle and the distance to target converge toward the desired ones. The performance of the method is tested through simulation. In the simulation, the target moves with three different trajectories, straight line trajectory, rectangular trajectory, and circular trajectory. As shown in the results, it is inevitable to lose track temporarily of the target when the target suddenly changes its motion direction. Nevertheless, the robot speeds up to catch up and finally succeeds to follow the target as soon as possible even in this case. The proposed method can also be utilized to coordinate the motion of multiple robots to keep their formation as well as to follow a target.
본 논문은 이동 로봇이 움직이는 목표물을 실시간으로 따라가게 하는 방법을 제안한다. 로봇은 이동하는 목표물을 일정한 방향과 거리를 유지하면서 따라간다. 이 방법은 다음의 두 단계로 이루어진다. 첫 번째 단계에서는 목표물의 위치를 로봇 좌표계 상에서 구해낸다. 두 번째 단계에서는 목표물을 따라가기 위한 로봇의 직진 속도와 회전 속도를 구해낸다. 목표물의 위치를 구하기 위해 영역 센서 데이터를 히스토그램으로 나타낸다. 실시간으로 계산된 로봇 좌표계에서의 목표물의 위치정보를 사용하여 목표물을 따라가게 하는 로봇의 직진 속도와 회전 속도를 구한다. 로봇의 직진 속도와 회전 속도는 로봇의 목표물로의 방향과 목표물까지의 거리를 원하는 값으로 수렴할 수 있게 한다. 제안된 방법의 성능을 시뮬레이션을 통하여 검증하였다. 시뮬레이션에서 목표물은 직선 궤적, 직사각형 궤적, 그리고 원 궤적에 의해 움직이게 하였다. 시뮬레이션결과 목표물이 급격히 방향을 바꾸는 경우에는 순간적으로 목표물 추적이 불가능함을 알 수 있는데, 이것은 실시간 추적에서는 피할 수 없는 문제이다. 그렇지만, 이 경우에도 로봇이 빠른 속도로 목표물을 추적하여 다시 따라잡게 된다. 제안된 방법은 로봇이 목표물을 따라가도록 하는 경우에는 물론 여러 대 로봇이 대형을 갖추어 이동하게 하는 경우에도 적용도 가능하다.
