• 한국지능시스템학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.755-760
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• 2011

본 논문은 파티클 필터(particle filter)를 이용한 레이저 내비게이션(laser navigation)의 위치측정 성능 향상에 관한 연구이다. 레이저 내비게이션은 무선항법장치(wireless navigation system)로써 무인 자율주행 장치(automatic guided vehicle)의 위치측정 및 제어에 주로 사용되며, 이는 기존의 유선유도장치(wired guidance system)들에 비해 유지보수에 유연하면서도 완전한 자율주행이 가능하다. 하지만 무선항법장치인 레이저 내비게이션은 반응속도가 느리며 고속주행 혹은 회전주행 시에 위치 정밀도가 크게 떨어지게 된다. 본 논문에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 비선형(non-linear)/비가우시안(non-gaussian)의 시스템에서도 강인한 특성을 지닌 파티클 필터를 이용하여 위치 정밀도를 향상시키는 방법을 제안한다. 제안한 방법의 성능을 검증하기 위해, 레이저 내비게이션과 엔코더, 자이로가 장착된 지게차 AGV(automatic guided vehicle)를 사용하였으며, 제안된 방법과 상용화된 레이저 내비게이션의 위치측정 결과를 비교하였다. 실험 결과, 제안된 방법이 상용화된 레이저 내비게이션의 위치 정밀도에 비해 약 66.5% 향상됨을 확인하였다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.383-388
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• 2011

본 논문은 FIS(fuzzy inference system)와 신뢰도를 이용한 레이저 내비게이션의 정밀도 향상에 관한 것이다. 레이저 내비게이션은 무선 유도 장치로써 헤드가 $360^{\circ}$ 회전을 하며 벽에 부착된 반사체(reflector)를 읽어 AGV(automatic guided vehicle)의 위치를 측정하는 장치이다. 기존의 대표적인 유도 장치들의 타입은 유선 유도 방식이다. 이들은 정밀도가 매우 높고 반응속도가 빠르기 때문에 대부분의 현장에서는 이들을 채택하고 있다. 하지만, 이들 센서는 바닥 밑 1인치 안에 설치하거나 바닥에 심어야하기 때문에 설치비용은 매우 높고 유지 보수가 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 레이저 내비게이션이 개발되었다. 이것은 바닥 시공 하는 것이 필요 없고 설치비용이 최소화되며 배치(layout) 변경이 쉽다. 하지만 외란에 영향을 많이 받아 데이터의 손실 손상이 크고 반응속도가 느리기 때문에 안전이 최우선인 산업현장에 사용이 어렵다. 이에 본 논문에서는 레이저 내비게이션의 정밀도 향상에 관한 연구를 하였다. 제안된 방법은 레이저 내비게이션의 특성을 분석하여 FIS를 통해 위치측정 정밀도의 신뢰도를 계산한 후에 이를 통해 레이저 내비게이션의 정밀도를 보정하는 방법이다. 본 논문에서는 실험을 위해서 직접 설계한 AGV를 이용하였으며, 레이저 내비게이션의 위치와 레이저 내비게이션의 신뢰도를 통해 보정된 위치를 제안된 방법과 비교 하였다. 실험 결과, FIS를 신뢰도로 보정한 결과가 다른 방법들에 비해 약 50% 성능이 향상됨을 확인하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2011년도 춘계학술대회
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• pp.113-115
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• 2011

본 논문은 레이저 내비게이션(laser navigation)의 위치측정을 위한 반사체 매칭(matching) 기법을 제안한다. 레이저 내비게이션은 레이저 헤더가 360도로 회전하면서 벽면에 부착되어 있는 반사체의 위치를 측정하는 장치이다. 기존의 레이저 내비게이션을 이용한 매칭방법은 계측된 반사체들을 이미 알고 있는 실제 반사체의 각각에 평행 이동시켜 회전 하면서 매칭하는 방법이었다. 하지만 기존의 방법은 연산량이 많아 AGV의 위치를 측정하기 위해 많은 시간을 요구한다. 따라서 본 논문에서는 기존 문제를 해결하기 위해, 실제 반사체들의 위치를 AGV의 위치로 가정하고 실제 반사체들을 회전하여 계측된 반사체를 매칭하는 방법을 제안한다. 실험은 레이저 내비게이션이 설치된 실제 AGV를 5회 회전 주행시켜 반사체를 계측 받고 제안된 방법으로 위치측정한 결과를 분석하였다. 실험 결과, 제안된 방법은 적은 연산으로 정확히 반사체를 매칭 할 수 있음을 확인하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2011년도 춘계학술대회
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• pp.107-109
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• 2011

본 논문은 UKF(uncented Kalman filter)를 이용한 이동체의 위치측정 정밀도 향상에 관한 연구이다. 기존에 사용된 위치측정 기술로는 유선과 마그네틱 유동 방식들이 있다. 하지만 이러한 방식들은 높은 유지 보수비용으로 인해 최근에는 레이저 내비게이션이 많이 이용되고 있다. 하지만 레이저 내비게이션은 헤더가 회전 하면서 반사체를 인식하여 위치를 계산하는 구조로써, 응답속도가 느리고 주행 속도에 따라 정밀도가 크게 떨어지는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 느린 응답속도와 위치측정 오차를 해결하기 위해서 UKF를 이용한 센서융합 방법을 제안한다. 제안한 방법의 실험은 차축구동 방식의 지게차를 이용하여 레이저 내비게이션의 위치측정 결과와 비교하였다. 실험 결과, 제안된 방법이 레이저 내비게이션에 의해 계측된 위치측정 데이터보다 정밀도가 향상됨을 확인하였다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.667-672
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• 2011

본 논문은 AGV(automatic guided vehicle)의 위치측정 정밀도 향상을 위해 UKF(unscented Kalman filter)를 이용한 위치 측정 센서의 융합 방법에 관한 연구이다. 기존의 AGV를 위한 유도 방법에는 유선 유도 방식과 마그네틱 유도 방식이 있었다. 이들은 정밀도가 높고 반응속도가 빠르기 때문에 대부분의 유연 생산 시스템에서 사용되어지고 있었다. 하지만 이러한 방법들은 유지 보수에 대한 지속적인 노력과 비용의 문제가 발생되었고 완성된 경로의 변경이 어렵다는 단점이 있었다. 이러한 문제들을 해결하기 위해, 최근에는 레이저 내비게이션을 이용한 유도방식으로 변경되고 있는 추세이다. 레이저 내비게이션은 벽면에 설치된 반사체를 측정하여 전역위치를 측정하는 장치로써 정밀도가 높고 경로 변경에 유연하다는 장점이 있다. 하지만 이 또한, 응답속도가 느리고 AGV의 주행 중 발생되는 반사체 계측 오차에 따라 위치측정 정밀도가 낮아진다는 단점이 있다. 이에 본 논문에서는 UKF를 이용하여 응답속도가 빠른 지역위치센서와 레이저 내비게이션의 센서융합 방법을 제안한다. 제안된 방법은 주행 중 발생되는 센서들의 오차를 분석하고 이에 따른 모델을 설계하여 위치측정 정밀도를 향상 시키는 방법이다. 본 논문에서는 실험을 위해서 직접 설계한 차축구동 방식의 지게차 AGV를 이용하여 제안한 방법의 결과와 레이저 내비게이션의 위치측정 결과를 비교하였다. 실험 결과, 제안된 방법이 레이저 내비게이션의 위치 측정 결과보다 16% 만큼 정밀도가 향상되는 것을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.1238-1244
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• 2011

본 논문은 레이저 내비게이션의 위치측정을 위한 반사체 매칭방법을 제안하다. 레이저 내비게이션은 벽면에 부착된 반사체의 각도와 거리를 측정하는 장치이고 위치를 측정하기 위해서는 반사체의 매칭 기법이 필요하다. 대표적인 매칭 방법으로는 측정된 반사체의 위치를 이미 알고 있는 반사체의 위치로 평행 이동 한 후, 회전 하면서 매칭하는 방법이었다. 하지만 이 방법은 연산량이 많고 외란에 약하다는 단점이 있다. 이에, 본 논문에서는 연산량을 줄이고 외란에 강인한 반사체 매칭 방법을 제안한다. 제안된 방법은 계측된 반사체들의 위치를 설치된 반사체의 실제 위치로 생성한 후, 계측된 반사체들을 회전하면서 매칭하는 방법이다. 실험은 직접 설계한 AGV를 이용하였으며 조향각과 주행속도를 변화 시키면서 위치측정 정밀도를 비교하였다.

• 한국지리정보학회지
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• 제10권1호
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• pp.1-9
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• 2007

최근 들어 보행자 내비게이션을 위한 3차원 공간데이터의 요구가 급증하고 있다. 보행자 내비게이션에 있어서, 3차원 모델은 일반인의 시각에서 구체적으로 표현되어야 할 필요가 있다. 보행자 내비게이션을 위한 공간을 상세하게 구현하기 위해서는 실외 환경뿐만 아니라 지하쇼핑센터와 같은 실내 환경에서도 적용될 수 있는 3차원 모델을 개발하는 것이 필수적이다. 그러나 GPS 없이 모바일 맵핑만으로 3차원 데이터를 효율적으로 취득하기란 대단히 어렵다. 본 연구에서는 3차원 형상을 레이저 스캐너로 측정하고, 표면 텍스쳐는 CCD 센서로 취득하였으며, 계속적으로 변화하는 센서의 위치와 높이는 IMU를 통해 측정하였다. 또한 IMU의 위치데이터는 GPS의 위치보정 없이 CCD 이미지의 상대 표정을 통해 수정하였다. 연구결과로써, 디지털 카메라 및 레이저 스캐너와 IMU와의 통합을 통해 실내 환경에서 신뢰성 높고, 빠르며, 간편하게 3차원 공간 데이터를 취득할 수 있는 방법을 제안하였다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.54-59
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• 2010

본 논문은 AGV(autonomous guided vehicle)의 센서융합을 통한 위치측정(localization)과 라인 트레킹(line tracking) 방법인 AGV의 유도 시스템(guidance system)에 관한 연구이다. 기존에 AGV는 유도 되어진 선만을 주행 가능한 시스템이었고, 그러한 유도 시스템에 대표적인 방법으로는 자기-자이로 유도(magnet-gyro guidance) 방식과 유선 유도(wire guidance) 방식이 있었다. 하지만 이들은 설치 및 유지보수에 대한 비용이 높고, 작업 환경의 변화에 따른 시스템의 변경이 어렵다는 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 논문에서는 레이저 내비게이션과 자이로, 엔코더를 함께 이용하여 외란에 강인하고 작업 환경 및 작업의 내용에 따른 주행 경로 변경이 유연한 위치측정 시스템을 구현하였다. 또한 유도선이 없는 레이저 내비게이션의 라인 트레킹을 위해서 프로그램 상에 가상의 유도선을 설정하고, 경유 노드를 생성하여 AGV와 노드 사이의 각도 차를 바탕으로 주행 제어기(driving controller)를 설계하였다. 실험은 직접 제작한 AGV를 이용하였으며, 동일한 작업공간에서 반복적으로 라인 트래킹 실험을 하였다. 실험 결과, 설정된 주행선의 경로와 실제 AGV 사이의 최대 오차가 49.93mm 이내였으며, 제안한 시스템이 AGV의 라인 트레킹에 효율적임을 확인할 수 있었다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.699-705
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• 2009

본 논문은 지게차 AGV(autonomous ground vehicle)의 자율주행을 위한 제어 방법에 관한 연구이다. 기존에 개발된 지게차 AGV의 위치측정 방법으로는 자기-자이로 유도(magnet-gyro guidance) 방식과 유선 유도(wire guidance) 방법이 있지만, 유지보수에 대한 지속적인 노력과 비용문제가 있으며, 작업 환경의 변화에 따라 작업 환경을 재구성해야하는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 외란에 강인하고 작업 환경 및 작업 내용의 변경에 유연한 시스템을 구축하기 위해 레이저 내비게이션 센서와 엔코더, 자이로 센서의 센서융합을 통한 위치측정 시스템을 개발하였다. 또한 팔레트를 하역 운송해야하는 지게차 AGV의 주행제어를 위해 팔레트와 지게차 AGV 사이의 거리 차와 각도 차를 바탕으로 퍼지 제어 및 비례 제어를 이용한 주행제어기를 설계하였다. 본 연구에서 제안한 지게차 AGV를 위한 제어 시스템의 성능 분석을 위해 물류 운송작업이 가능한 작업공간에서 동일한 하역 작업을 10회 반복 하였다. 그 결과, 시뮬레이션에 의해 생성된 경로와 실제 주행경로의 최대 평균 오차가 87.77mm를 가짐을 확인하였다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.518-524
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• 2011

본 논문은 퍼지 추론 시스템(FIS: fuzzy inference system)을 이용하여 자이로스코프를 사용하지 않는 관성 항법 장치(GFINS: gyroscope free inertial navigation system)의 가속도계 데이터를 보정하는 방법에 관한 연구이다. 일반적인 관성항법 장치(INS: inertial navigation system)는 주로 가속도계와 같은 병진운동을 감지하는 관성 센서와 자이로스코프와 같은 회전 운동을 감지하는 관성 센서를 이용하여 위치와 yaw각을 측정하는 장치이다. 하지만 INS는 자이로스코프를 사용하기 때문에 소형화 및 저전력 설계가 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 자이로스코프를 사용하지 않는 GFINS에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. GFINS에 사용되는 가속도계는 적분과 외란에 의한 오차가 시간이 지남에 따라 누적되는 문제가 있다. 따라서 본 논문에서는 가속도계의 누적 오차 문제를 해결하기 위해, 레이저 내비게이션과 가속도계의 선속도 비율과 엔코더와 가속도계의 선속도 비율을 통해 GFINS의 데이터를 보정하는 FIS를 제안한다. 제안된 Fuzzy-GFINS를 평가하기 위해, 직접 제작한 메카넘 휠 AGV(autonomous ground vehicle)에 제안된 GFINS를 적용하였다. 실험 결과, 제안된 방법이 GFINS의 출력 데이터를 효과적으로 보정하는 것을 확인 할 수 있었다.