This paper describes a real-time human and robot tracking method in Intelligent Space with multi-camera networks. The proposed method detects candidates for humans and robots by using the histogram of oriented gradients (HOG) feature in an image. To classify humans and robots from the candidates in real time, we apply cascaded structure to constructing a strong classifier which consists of many weak classifiers as follows: a linear support vector machine (SVM) and a radial-basis function (RBF) SVM. By using the multiple view geometry, the method estimates the 3D position of humans and robots from their 2D coordinates on image coordinate system, and tracks their positions by using stochastic approach. To test the performance of the method, humans and robots are asked to move according to given rectangular and circular paths. Experimental results show that the proposed method is able to reduce the localization error and be good for a practical application of human-centered services in the Intelligent Space.
In a previous study, the authors have proposed the Cooperative Collision Avoidance (CCA) method which enables mobile robots to cooperatively avoid collisions, by extending the concept of the Velocity Obstacle to multiple robot systems. The method introduced an evaluation function considering an operation objective so that each robot can choose the velocity which optimizes the function. As the evaluation function could be of an arbitrary type, this method is applicable to a wide variety of tasks. However, it complicates the optimization of the function especially in real-time. In addition, construction of the evaluation function requires an operation objective of the other robot which is very hard to obtain without communication. In this paper, the CCA method is improved considering such problems for implementation. To decrease computational costs, the previous method is simplified by introducing two essential assumptions. Then, by treating the desired direction of locomotion for each robot as the operation objective, an operation objective estimator which estimates the desired direction of the other robot is introduced. The only measurement required is the other robot's relative position, since the other information can be obtained through the estimation. Hence, communicational devices that are necessary for most other cooperative methods are not required. Moreover, mobile robots employing the method can avoid collisions with uncooperative robots or moving obstacles as well as with cooperative robots. Consequently, this improved method can be applied to general dynamic environments consisting of various mobile robots.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.13
no.2
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pp.180-185
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2003
This paper proposes an intelligent navigation algorithm for multiple mobile robots under unknown dynamic environment. The proposed algorithm consists of three basic parts as follows. The first part based on the fuzzy rule generates the turning angle and moving distance of the robot for goal approach without obstacles. In the second part, using both fuzzy and neural network, the angle and distance of the robot to avoid collision with dynamic and static obstacles are obtained. The final adjustment of the weighting factor based on fuzzy rule for moving and avoiding distance of the robots is provided in the third stage. The experiments which demonstrate the performance of the proposed intelligent controller is described.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.23
no.1
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pp.46-50
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2013
This paper proposes an adaptive fault accommodation control approach for flexible-joint (FJ) robots with multiple actuator faults. It is assumed that the value and occurrence time of multiple actuator faults are unknown. An adaptive fault accommodation control scheme with prescribed performance bounds, which characterize the convergence rate and maximum overshoot of tracking errors, is designed to accommodate the actuator faults. From the Lyapunov stability theorem, it is proved that all signals of the closed-loop system are semi-globally uniformly ultimately bounded and tracking errors are preserved within prescribed performance bounds regardless of actuator faults.
Seo, Bo Gil;Choe, Yungeun;Roh, Hyun Chul;Chung, Myung Jin
The Journal of Korea Robotics Society
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v.9
no.1
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pp.1-10
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2014
In recent years, the research of 3D mapping technique in urban environments obtained by mobile robots equipped with multiple sensors for recognizing the robot's surroundings is being studied actively. However, the map generated by simple integration of multiple sensors data only gives spatial information to robots. To get a semantic knowledge to help an autonomous mobile robot from the map, the robot has to convert low-level map representations to higher-level ones containing semantic knowledge of a scene. Given a 3D point cloud of an urban scene, this research proposes a method to recognize the objects effectively using 3D graph model for autonomous mobile robots. The proposed method is decomposed into three steps: sequential range data acquisition, normal vector estimation and incremental graph-based segmentation. This method guarantees the both real-time performance and accuracy of recognizing the objects in real urban environments. Also, it can provide plentiful data for classifying the objects. To evaluate a performance of proposed method, computation time and recognition rate of objects are analyzed. Experimental results show that the proposed method has efficiently in understanding the semantic knowledge of an urban environment.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.17
no.10
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pp.995-1005
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2011
An efficient outdoor local localization method is suggested using multi-sensor fusion with MU-EKF (Multi-Update Extended Kalman Filter) for car-like mobile robots. In outdoor environments, where mobile robots are used for explorations or military services, accurate localization with multiple sensors is indispensable. In this paper, multi-sensor fusion outdoor local localization algorithm is proposed, which fuses sensor data from LRF (Laser Range Finder), Encoder, and GPS. First, encoder data is used for the prediction stage of MU-EKF. Then the LRF data obtained by scanning the environment is used to extract objects, and estimates the robot position and orientation by mapping with map objects, as the first update stage of MU-EKF. This estimation is finally fused with GPS as the second update stage of MU-EKF. This MU-EKF algorithm can also fuse more than three sensor data efficiently even with different sensor data sampling periods, and ensures high accuracy in localization. The validity of the proposed algorithm is revealed via experiments.
The Journal of the Convergence on Culture Technology
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v.7
no.2
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pp.345-350
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2021
The maintenance of sensor networks, installed in a wide area has been an issue for a long time. In order to solve this problem, studies to supply energy to a sensor network using a robot has been carried out by several researchers. In this study, for a sensor network consisting of power nodes supplied with energy by multiple robots and sensor nodes around them, we propose a method of allocating a work area using a modified k-means algorithm so that the robots move the minimum distance. Through the simulation study using the energy transfer rate of the robot as a variable, it is shown that nodes of each allocated area can maintain survival, and the validity of the proposed modified k-means algorithm is verified.
Moving among multiple floors is one of the most challenging tasks for indoor autonomous robots. Most of the previous researches for indoor mapping and localization have focused on singular floor environment. In this paper, we present an algorithm that creates a multi-floor map using 3D point cloud. We implement localization within the multi-floor map using a LiDAR and an IMU. Our algorithm builds a multi-floor map by constructing a single-floor map using a LOAM-based algorithm, and stacking them through global registration that aligns the common sections in the map of each floor. The localization in the multi-floor map was performed by adding the height information to the NDT (Normal Distribution Transform)-based registration method. The mean error of the multi-floor map showed 0.29 m and 0.43 m errors in the x, and y-axis, respectively. In addition, the mean error of yaw was 1.00°, and the error rate of height was 0.063. The real-world test for localization was performed on the third floor. It showed the mean square error of 0.116 m, and the average differential time of 0.01 sec. This study will be able to help indoor autonomous robots to operate on multiple floors.
Jungho Bae;Youngil Lee;Dohyun Kim;Heesoo Kim;Myoungyoung Kim;Myungjun Kim;Heeyoung Kim
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.27
no.5
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pp.619-627
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2024
As AI technology advances, interest in performing multi-robot autonomous missions for manned-unmanned teaming (MUM-T) is increasing. In order to develop autonomous mission performance technology for multiple robots, simulation technology that reflects the characteristics of real robots and can flexibly apply various missions is needed. Additionally, in order to solve complex non-linear tasks, an API must be provided to apply multi-robot reinforcement learning technology, which is currently under active research. In this study, we propose the campaign model to flexibly simulate the missions of multiple robots. We then discuss the results of developing a simulation environment that can be edited and run and provides a reinforcement learning API including acceleration performance. The proposed simulated control module and simulated environment were verified using an enemy infiltration scenario, and parallel processing performance for efficient reinforcement learning was confirmed through experiments.
For a practical mobile robot team such as carrying out a search and rescue mission in a disaster area, the localization have to be guaranteed even in an environment where the network infrastructure is destroyed or a global positioning system (GPS) is unavailable. The proposed architecture supports localizing robots seamlessly by finding their relative locations while moving from a global outdoor environment to a local indoor position. The proposed schemes use a cooperative positioning system (CPS) based on the two-way ranging (TWR) technique. In the proposed TWR-based CPS, each non-localized mobile robot act as tag, and finds its position using bilateral range measurements of all localized mobile robots. The localized mobile robots act as anchors, and support the localization of mobile robots in the GPS-shadow region such as an indoor environment. As a tag localizes its position with anchors, the position error of the anchor propagates to the tag, and the position error of the tag accumulates the position errors of the anchor. To minimize the effect of error propagation, this paper suggests the new scheme of full-mesh based CPS for improving the position accuracy. The proposed schemes assuring localization were validated through experiment results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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