Recently, the researches of aerial drones are actively executed in various areas, the researches of surface drones and underwater drones are also executed in marine areas. In case of surface drones, they essentially utilize acoustic information by the sonar and consequently have the local information in the obstacle avoidance as the sonar has the limitations due to the beam width and detection range. In order to overcome this, more global method that utilizes optical images by the camera is required. Related to this, the aerial drone with the camera is desirable as the obstacle detection of the surface drone with the camera is impossible in case of the existence of clutters. However, the dynamic-floating aerial drone is not desirable for the long-term operation as its power consumption is high. To solve this problem, a collaborative obstacle avoidance method based on the acoustic information by the sonar of the surface drone and the optical image by the camera of the static-floating aerial drone is proposed. To verify the performance of the proposed method, the collaborative obstacle avoidances of a MSD(Micro Surface Drone) with an OAS(Obstacle Avoidance Sonar) and a BMAD(Balloon-based Micro Aerial Drone) with a camera are executed. The test results show the possibility of real applications and the need for additional studies.
We propose a novel real-time obstacle avoidance method for rescue robots. This method, named the ELA(Emergency Level Around), permits the detection of unknown obstacles and avoids collisions while simultaneously steering the mobile robot toward safe position. In the ELA, we consider two sensor modules, PSD(Position Sensitive Detector) infrared sensors taking charge of obstacle detection in short distance and LMS(Laser Measurement System) in long distance respectively. Hence if a robot recognizes an obstacle ahead by PSD infrared sensors first, and judges impossibility to overcome the obstacle based on driving mode decision process, the order of priority is transferred to LMS which collects data of radial distance centered on the robot to avoid the confronted obstacle. After gathering radial information, the ELA algorithm estimates emergency level around a robot and generates a polar histogram based on the emergency level to judge where the optimal free space is. Finally, steering angle is determined to guarantee rotation to randomly direction as well as robot width for safe avoidance. Simulation results from wandering in closed local area which includes various obstacles and different conditions demonstrate the power of the ELA.
In this paper, the IR and compass sensors for the underwater system were used. The walls of the water tank have been recognized and avoided treating the walls as obstacles by the bio-mimetic underwater robot. This paper is consists of two parts: 1.The hardware part for the IR and compass sensors and 2.The software part for obstacle avoidance algorithm while the bio-mimetic robot is swimming with the obstacle recognition. Firstly, the hardware part controls through the RS-485 communications between a microcontroller and the bio-mimetic underwater robot. The software part is simulated for obstacle recognition and collision avoidance based upon the data from IR and compass sensors. Actually, the bio-mimetic underwater robot recognizes where is the obstacle as well as where is the bio-mimetic robot itself while it is moving in the water. While the underwater robot is moving at a constant speed recognizing the wall of water tank as an obstacle, an obstacle avoidance algorithm is applied for the wall following swimming based upon the IR and compass sensor data. As the results of this research, it is concluded that the bio-mimetic underwater robot can follow the wall of the water tank efficiently, while it is avoiding collision to the wall.
Jung, I. G.;Park, W. P.;Kim, S. C.;Sung, J. H.;Chung, S. O.
Agricultural and Biosystems Engineering
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제2권2호
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pp.69-74
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2001
Detection of operation lines in farm works, object recognition and obstacle avoidance are essential pre-requisite technologies for unmanned agricultural machinery. A CCD camera, which has been largely used for these functions, is expensive and has difficulty in real-time signal processing. In this study, a laser range sensor was selected as the guiding vision for unmanned agricultural machinery such as a tractor. To achieve this capability, algorithms for distance measurement, signal filtering, object recognition, and obstacle avoidance were developed. Computer simulations were carried out to evaluate performance of the algorithms. Experiments were also conducted with various materials and shapes, Laser beam lost its intensity for poor reflective materials, resulting in less range value than actual, so a compensation technique was considered to be necessary. Object detection system was fabricated on an agricultural tractor and the performance was evaluated. As test result for obstacle detection and avoidance in field, to detect and avoid obstacle for path finding with guiding system for unmanned agricultural machinery was enable.
In this paper, we propose an obstacle avoidance algorithm for a network-based autonomous mobile robot. The obstacle avoidance algorithm is based on the VFH (Vector Field Histogram) algorithm and delay-compensative methods with the VFH algorithm are proposed for the network-based robot that is a unified system composed of distributed environmental sensors, mobile actuators, and the VFH controller. Firstly, the compensated readings of the sensors are used for building the polar histogram of the VFH algorithm. Secondly, a sensory fusion using the Kalman filter is proposed for the localization of the robot to compensate both the delay of the readings of an odometry sensor and the delay of the readings of the environmental sensors. The performance enhancements of the proposed obstacle avoidance algorithm from the viewpoint of efficient path generation and accurate goal positioning are also shown in this paper through some simulation experiments by the Marilou Robotics Studio Simulator.
In this paper, we present two types of vision algorithm that mobile robot has CCD camera. for obstacle avoidance. This is simple algorithm that compare with grey level from input images. Also, The mobile robot depend on image processing and move command from PC host. we has been studied self controlled mobile robot system with CCD camera. This system consists of digital signal processor, step motor, RF module and CCD camera. we used wireless RF module for movable command transmitting between robot and host PC. This robot go straight until recognize obstacle from input image that preprocessed by edge detection, converting, thresholding. And it could avoid the obstacle when recognize obstacle by line histogram intensity. Host PC measurement wave from various line histogram each 20 Pixel. This histogram Is ( x , y ) value of pixel. For example, first line histogram intensity wave from ( 0, 0 ) to ( 0, 197 ) and last wave from ( 280, 0 ) to ( 280, 197 ). So we find uniform wave region and nonuniform wave region. The period of uniform wave is obstacle region. we guess that algorithm is very useful about moving robot for obstacle avoidance.
In this paper, we propose a method to an obstacle avoidance of chaotic robots that have unstable limit cycles in a chaos trajectory surface in the ubiquitous environment. We assume all obstacles in the chaos trajectory surface have a Van der Pol equation with an unstable limit cycle. We also show computer simulation results of Chua's equation, Lorenz equation, Hamilton and Hyper-chaos equation trajectories with one or more Van der Pol as an obstacles. We proposed and verified the results of the method to make the embedding chaotic mobile robot to avoid with the chaotic trajectory in any plane.
This paper describes a perception of small-obstacle using ultrasonic sensors in a mobile robot. The research on the avoidance of the large-obstacles such as a wall, a large box, etc. using ultrasonic sensors has been generally progressed up to now. But the mobile robot could meet a small-obstacle such as a small plastic bottle of about 1 l in quantity, a small box of 7${\times}$7${\times}$7 cm3 in volume, and so on in its designated path, and could be disturbed by them in the locomotion of the mobile robot. So, it is necessary to research on the avoidance of a small-obstacle. In this paper, the small-obstacle perceiving system was designed and fabricated by arranging four ultrasonic sensors on the plastic plate to avoid a small-obstacle. The small-obstacle perceiving system was installed on the above part of the mobile robot with the slope of 40.7$^{\circ}$ to a horizontal line. The static characteristic test and the dynamic characteristic test were performed to know the information of the used ultrasonic sensors. As a result, the mobile robot with the small-obstacle perceiving system could avoid a small-obstacle, and could move in indoor environment safely.
본 논문에서는 미지의 환경에서 동작하는 비전 시스템을 갖는 이동로봇의 경로 계획과 장애물 회피를 위한 새로운 알고리즘을 제안하고자 한다. 목표점에 도달하기 위한 경로계획과 장애물회피를 위해 거리 변화율 기법을 적용하였으며, 소벨연산자를 이용하여 장애물의 윤곽을 추출하였다. 이동로봇의 자율성을 향상시키기 위해 경로 설정과 장애물 회피에 퍼지 규직을 사용하였다. 본 논문에서 제안된 알고리즘을 컴퓨터시뮬레이션을 통해 기존의 벡터장 기법을 이용한것보다 우수하다는것을 알수 있었다. 또한 실효성을 실제로 알아보기 위해 소형 이동로봇을 제작하였으며, 제안된 알고리즘을 탑재하여 실험한 결과 복잡한 주변환경하에서도 좋은 성능을 발휘함을 확인할수 있었다.
In this research, a remote control system has been developed and implemented, which combines autonomous obstacle avoidance in real-time with force-reflective tele-operation. A tele-operated mobile robot is controlled by a local two-degrees-of-freedom force-reflective joystick that a human operator holds while he is monitoring the screen. In the system, the force-reflective joystick transforms the relation between a mobile robot and the environment to the operator as a virtual force which is generated in the form of a new collision vector and reflected to the operator. This reflected force makes the tele-operation of a mobile robot safe from collision in an uncertain and obstacle-cluttered remote environment. A mobile robot controlled by a local operator usually takes pictures of remote environments and sends the images back to the operator over the Internet. Because of limitations of communication bandwidth and the narrow view-angles of the camera, the operator cannot observe shadow regions and curved spaces frequently. To overcome this problem, a new form of virtual force is generated along the collision vector according to both distance and approaching velocity between an obstacle and the mobile robot, which is obtained from ultrasonic sensors. This virtual force is transferred back to the two-degrees-of-freedom master joystick over the Internet to enable a human operator to feel the geometrical relation between the mobile robot and the obstacle. It is demonstrated by experiments that this haptic reflection improves the performance of a tele-operated mobile robot significantly.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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