자율적인 다중이동 로봇환경에서는 현시점에서 목표점까지 장애물과 충돌없이 연결하는 최적 경로를 설정하는 것은 필수불가결하며 매우 중요하다. 실제 많은 이동로봇은 주위 장애물에 대하여 주어진 정보 없이 미지의 환경에서 자율적 이동이 가능해야 한다. 따라서 본 논문에서는 다중이동 로봇환경에 적합한 새로운 형태의 충돌회피 최적경로에 대한 방법을 연구한다. 잘 알려진 포텐셜필드 방법을 이용하여 다중이동 로봇의 전역경로를 계획하고, 퍼지로직 시스템을 이용하여 각 로봇에 근접하는 혹은 경로를 가로막는 장애물과의 충돌을 피하기 위한 지역경로를 계획한다. 제안된 방법의 성능 및 정확성을 검증하기 위해 다양한 모의실험을 진행하여 결과를 검증하고 이의 결과를 토의한다.
높이/길이 비가 0.86을 가지는 폭발챔버 내에서 전파하는 화염과 서로 다른 형태의 다중 장애물 사이의 상호작용을 조사하기 위해 폭발실험을 수행하였다. 챔버 내에 장애물 형태는 삼각기둥, 사각기둥 및 원통형으로 변화시켰으며, 장애물의 blockage ratio는 0.43으로 하였다. 전파하는 화염과 장애물 형태에 따른 상호작용을 조사하기 위해 고속카메라를 사용하였으며, 고속카메라로 얻어진 화염 이미지로부터 장애물 주위의 국부 화염속도 및 그 화염속도의 확률밀도함수를 계산하였다. 실험결과, 장애물 형태가 삼각형이었을 때 국부 화염속도가 가장 높게, 원형에서는 가장 낮게 나타났으며, 장애물 후류에서의 국부 화염속도는 장애물 형태에 큰 의존성을 가지는 것으로 나타났다. 또한, 전파하는 화염이 장애물 후류의 미연소가스의 유동과 상호작용할 때 국부 화염속도의 확률밀도함수는 화염속도가 높은 방향으로 광범위하게 분포되는 것으로 나타났다.
다중 장애물을 가지는 폭발챔버에서 전파하는 화염과 국부 장애물의 상관관계를 조사하기 위하여 실험적 연구를 수행하였다. 폭발챔버 높이 235 mm, 단면적 $1,000{\times}950\;mm^2$, 벤트면적 $1,000{\times}320\;mm^2$를 가지는 폭발챔버를 제작하였으며, 30% blockage ratio를 가지는 장애물을 챔버내에 설치하였다. 전파하는 화염과 장애물의 상관관계를 조사하기 위해 고속카메리를 사용하였다. 고속카메라로 얻어진 화염 이미지로부터 장애물 주위의 국부 화염전파 거동은 2가지 다른 방법, 즉 전파하는 화염전면(flame front)의 각 pixel point에서 산정된 평균 화염전파속도와 연소면적 증가(incremental burnt area)/화염전면 길이(flame front length) 관점에서 분석하였다. 분석결과, 2가지 방법으로 얻은 결과는 거의 일치하는 경향을 나타났으며, 전파하는 화염이 장애물의 전면과 상호 작용할 때 화염속도는 급격히 증가하다가 장애물의 후단면에서 약간 감소하고, 화염이 장애물 후단에서 재결합될 때 다시 급격히 증가하였다.
이 글에서는 Multi-Tasking Real Time O.S인 VxWorks를 기본으로 하여 다중센서 융합(Multi-Sensor Fusion) 능력을 갖는 다중 로봇 협조제어 시스템의 구현에 대하여 살펴보았다. 본 제어 시스템은 두대 로봇의 제어에 필요한 장애물 회피, 조건 동작(Conditional Motion) 혹은 동시동작(Concurrent Motion)과 외부 디바이스와의 동기 Motion(Conveyor Tracking)을 수행할 수 있게 구현하였고, 몇몇 작업을 통해 우수성을 입증하였다. 앞으로 본 연구와 관련한 추후 과제로는 1) 자유도가 6관절형인 수직다관절 매니퓰레이터를 위한 충돌회피 알고리즘의 개발, 2) Two Arm Robot의 상대 위치를 위한 Auto-Calibration 시스템의 개발, 3) CAD Based Trajectory 생성 등이 있다.
본 연구의 목적은 이중과업 방법론(dual task methology)을 사용해서 젊은 사람과 노인을 대상으로 독립된 두 사건(two separate concurrent events)을 동시에 수행하는데 요구되는 주의력에 대한 분석과 노인에서의 특징적 차이를 찾는 것이다. 본 실험은 대상자가 힘판(force plate) 위에서 장애물(10cm) 보행시에 경피자극(cutaneous stimulation)에 대하여 마이크로 스위치(micro-switch)를 사용하여 반응하면서 시행되었다. 힘판과 시간(temporal events) 그리고 반응시간(reaction time)에 관한 자료들은 1000 Hz의 주파수로 수집되었다. 반응시간은 대상자들이 서 있는 상태(baseline) 장애물 보행시(dual task)에서 수집되었다. 반응시간은 아중과업 조건에서 대상자 모두에게서 긴 것으로 나타났으며 특히 노인에서 정상 성인보다 반응시간이 긴 것으로 나타났다. 이중과업 조건 하에서 노인 대상자가 정상 성인에 비해 발가락이 장애물에 닫지 않고 통과할 수 있는 공간, 즉 토우 클리어런스( toe-clearance)와 슬관전 굴곡(knee flexion) 각도가 훨씬 큰 것으로 나타났다. 이중과업 조건하에서 모든 대상자가 족관절 배측굴곡(ankle dorsiflexion) 각도를 감소시키는 것으로 나타났다. 노인들은 젊은 대상자들보다 훨씬 더 긴(124 ms) 유각시간을 보여 주었으며 정상 장애물 보행시 유각 시간은 이중과업보다 50 ms 긴 것으로 나타났다. 이러한 보행 특성의 차이는 노인대상자들이 젊은 대상자들보다 장애물 보행시에 이중과업의 영향을 더 받았기 때문인 것으로 판단된다. 이중 과업 시행시 이러한 토우 클리어런스의 감소와 장애물 통과시에 보행 속도의 증가는 아마도 낙상의 가능성을 증가시키는 요인이 될 수 있는 것으로 보여진다. 본 연구의 결과는 다중과업(multitasks)을 필요로 하는 보행 훈련 프로그램(gait training program)의 개발과 시행에 있어서 기초적인 자료를 제공할 수 있는 것으로 보여진다.
협대역 다중접속 방식의 한계를 벗어난 Ultra-wide band(UWB) 기술이 고속 데이터 전송을 위해 많이 개발되어지고 있다. UWB 시스템은 방사전력 제한을 두고 있어서 근거리 실내 무선통신 분야에서 활용 범위가 확대되고 있다. 하지만 실내 무선 환경에서는 벽, 천장, 바닥 그리고 실내에 위치한 장애물 등에 의한 다중경로 페이딩 영향으로 초고속 실내 무선통신 서비스를 제공하는데 어려움이 있다. 이러한 실내 다중경로 성분에 의한 페이딩을 경감시키는 여러 가지 방법 중에서 원형편파를 이용하면, 상대적으로 긴 지연을 갖는 강한 다중경로 성분을 효과적으로 제거할 수가 있기 때문에 수신신호의 RMS 지연 감소, 페이딩 경감 및 신호강도 개선효과 등을 얻을 수 있다. 본 논문에서는 원형편파를 고려한 수정된 UWB 채널의 파라미터를 수정 정립하였고, 수정된 채널모델을 UWB 시스템에 적용하여 성능 개선을 시도하였다.
본 논문에서는 신경망 모델(neural network model)과 유전자 알고리즘(genetic algorithm)을 이용한 실시간 경로 계획(real-time path-planning)과 퍼지 룰(fuzzy rule)을 이용한 효율적인 다중경로계획(multiple path-planning)을 제안한다. 실시간 경로 계획은 빠른 시간 내에 최적 경로의 생성이 반드시 수행되어야 하므로, 본 논문에서는 경로 계획 중 장애물 지역과 비장애물 지역을 빠르게 확인하기 위해 신경망 모델을 이용하여, 이동 방향 및 최적경로 탐색을 위하여 유전자 알고리즘을 이용하였다. 또한 충돌 구역에서의 효율적인 다중 경로 계획을 위해, 퍼지를 이용하여 경로를 재계획 하였다. 퍼지의 경우, 현재 위치에서 목표 지점으로의 방향을 계산하기 위한 퍼지 소속 함수와 현재 위치와 충돌 구역까지의 거리 값을 가중치로 세우고 퍼지 룰을 결정하여 경로계획을 수행하였다. 시뮬레이션을 통해 실험해본 결과, 퍼지 룰을 사용했을 때 사용하지 않았을 때 보다 좋은 성능을 나타남을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 직육면체 형태의 실내 공간에서 다중 개체 영역을 검출하는 방법을 제안한다. 평면 검출 알고리즘은 평면성을 띄지 않거나 관측이 미흡한 영역에 대해 기하 정보를 검출할 수 없다. 이로 인해 장애물과 같은 개체의 영역을 파악할 수 없는 한계점이 있다. 제안 방법은 유클리드 클러스터링을 기반으로 군집화를 수행하고, 클러스터의 간소화를 통해 다중 개체 영역을 검출한다. 제안 방법은 직육면체 공간의 내부표면을 활용해 직육면체 공간과 좌표계를 공유하는 주요 개체들의 영역을 다량으로 검출한다. 제안 방법은 실험을 통해 다중 개체 영역이 적합하게 검출되었음을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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