• 제목/요약/키워드: Robot navigation

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실내 환경에서의 로봇 자율주행을 위한 천장영상으로부터의 이종 특징점을 이용한 단일비전 기반 자기 위치 추정 시스템 (Monocular Vision Based Localization System using Hybrid Features from Ceiling Images for Robot Navigation in an Indoor Environment)

  • 강정원;방석원;크리스토퍼 쥐 애키슨;홍영진;서진호;이정우;정명진
    • 로봇학회논문지
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    • 제6권3호
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    • pp.197-209
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    • 2011
  • This paper presents a localization system using ceiling images in a large indoor environment. For a system with low cost and complexity, we propose a single camera based system that utilizes ceiling images acquired from a camera installed to point upwards. For reliable operation, we propose a method using hybrid features which include natural landmarks in a natural scene and artificial landmarks observable in an infrared ray domain. Compared with previous works utilizing only infrared based features, our method reduces the required number of artificial features as we exploit both natural and artificial features. In addition, compared with previous works using only natural scene, our method has an advantage in the convergence speed and robustness as an observation of an artificial feature provides a crucial clue for robot pose estimation. In an experiment with challenging situations in a real environment, our method was performed impressively in terms of the robustness and accuracy. To our knowledge, our method is the first ceiling vision based localization method using features from both visible and infrared rays domains. Our system can be easily utilized with a variety of service robot applications in a large indoor environment.

키넥트 센서를 이용한 인공표식 기반의 위치결정 시스템 (A Landmark Based Localization System using a Kinect Sensor)

  • 박귀우;채정근;문상호;박찬식
    • 전기학회논문지
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    • 제63권1호
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    • pp.99-107
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    • 2014
  • In this paper, a landmark based localization system using a Kinect sensor is proposed and evaluated with the implemented system for precise and autonomous navigation of low cost robots. The proposed localization method finds the positions of landmark on the image plane and the depth value using color and depth images. The coordinates transforms are defined using the depth value. Using coordinate transformation, the position in the image plane is transformed to the position in the body frame. The ranges between the landmarks and the Kinect sensor are the norm of the landmark positions in body frame. The Kinect sensor position is computed using the tri-lateral whose inputs are the ranges and the known landmark positions. In addition, a new matching method using the pin hole model is proposed to reduce the mismatch between depth and color images. Furthermore, a height error compensation method using the relationship between the body frame and real world coordinates is proposed to reduce the effect of wrong leveling. The error analysis are also given to find out the effect of focal length, principal point and depth value to the range. The experiments using 2D bar code with the implemented system show that the position with less than 3cm error is obtained in enclosed space($3,500mm{\times}3,000mm{\times}2,500mm$).

이산 웨이블릿 변환과 Unscented 파티클 필터를 이용한 GPS-INS 결합 시스템의 실외 정밀 위치 추정 (Precise Outdoor Localization of a GPS-INS Integration System Using Discrete Wavelet Transforms and Unscented Particle Filter)

  • 서원교;이장명
    • 전자공학회논문지SC
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    • 제48권6호
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    • pp.82-90
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    • 2011
  • 본 논문에서는 실외 정밀 위치 추정을 위하여 설계된 GPS(Global positioning system)-INS(Inertial navigation system) 결합 시스템의 잡음 필터링 기법과 데이터 결합을 위한 기법을 소개한다. 실외 이동 항체의 속도 변화에 따라 차등적으로 발생하는 INS의 잡음들을 이산 웨이블릿 변환을 통해 신호를 분석하고 발생하는 잡음들을 데이터의 왜곡을 최소화하며 제거할 수 있는 차등 임계화 기법을 통한 필터링 기법을 제안하였다. 이는 항체의 가/감/등속을 고려하지 않고 특정 로우/하이 필터를 적용하여 데이터의 왜곡이 일어나는 기존 필터링 기법을 개선한 것이다. 또한 UPF를 이용해 비선형 특성과, 비가우시안 잡음의 특성을 가지는 실외 이동 항체의 GPS와 INS의 결합시킴으로서 실외에서 정밀하게 위치를 추정할 수 있게 하였고 이를 설계하여 실험을 통해 성능을 분석하였다.

비전 시스템을 이용한 AGV의 차선인식 및 장애물 위치 검출에 관한 연구 (A Study on Detection of Lane and Situation of Obstacle for AGV using Vision System)

  • 이진우;이영진;이권순
    • 한국항만학회지
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    • 제14권3호
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    • pp.303-312
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    • 2000
  • In this paper, we describe an image processing algorithm which is able to recognize the road lane. This algorithm performs to recognize the interrelation between AGV and the other vehicle. We experimented on AGV driving test with color CCD camera which is setup on the top of vehicle and acquires the digital signal. This paper is composed of two parts. One is image preprocessing part to measure the condition of the condition of the lane and vehicle. This finds the information of lines using RGB ratio cutting algorithm, the edge detection and Hough transform. The other obtains the situation of other vehicles using the image processing and viewport. At first, 2 dimension image information derived from vision sensor is interpreted to the 3 dimension information by the angle and position of the CCD camera. Through these processes, if vehicle knows the driving conditions which are lane angle, distance error and real position of other vehicles, we should calculate the reference steering angle.

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자율 이동이 가능한 LM신경망 로봇 제어기 (LM Neural network robot controller for self-navigation)

  • 유성구;정길도;김영철
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2008년도 심포지엄 논문집 정보 및 제어부문
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    • pp.255-256
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    • 2008
  • 미래의 로봇 산업은 기존 자동화 산업 뿐만 아니라 안내, 보안 등의 가정, 공공기관 또는 우주, 심해 등에서 인간을 대신할 대안으로 활용되어질 전망이다. 이는 기존의 단순반복에서 벗어나 자율이동, 자기학습 등이 가능하도록 개발되어야 한다. 본 논문에서는 로봇을 공공기관에서의 안내, 보안 또는 위험현장, 군사용으로 적용하기 위해 필요한 기술인 자율이동시스템을 개발하였다. 로봇이 자율이동하기 위해서는 자기위치추적, 장애물 탐지 및 회피 기술이 필요하다. 이를 위해 초음파센서를 이용해 로봇을 탐지 시스템을 구성하였으며 LM신경회로망 제어기를 사용하여 로봇의 이동을 제어하였다. 또한 시뮬레이션을 통해 장애물 회피능력과 이동성능 결과를 검증하였다.

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군집로봇의 경로이탈 방지를 위한 하이브리드 경로계획 기법 (Hybrid Path Planning of Multi-Robots for Path Deviation Prevention)

  • 위성길;김윤구;최정원;이석규
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제19권5호
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    • pp.416-422
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    • 2013
  • This paper suggests a hybrid path planning method of multi-robots, where a path deviation prevention for maintaining a specific formation is implemented by using repulsive function, $A^*$ algorithm and UKF (Unscented Kalman Filter). The repulsive function in potential field method is used to avoid collision among robots and obstacles. $A^*$ algorithm helps the robots to find optimal path. In addition, error estimation based on UKF guarantees small path deviation of each robot during navigation. The simulation results show that the swarm robots with designated formation successfully avoid obstacles and return to the assigned formation effectively.

자율이동로봇의 계층구조 제어 알고리즘의 개발 (Development of hierarchically structured control algorithm of a mobile robot)

  • 최정원;박찬규;이석규
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제9권5호
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    • pp.384-389
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    • 2003
  • We propose a hierarchically structured navigation algorithm for multiple mobile robots under unknown dynamic environment based on fussy-neural algorithm. The proposed algorithm consists of two basic layers. The lower layer consists of two parts such as fuzzy algorithm for goal approach and fuzzy-neural algorithm for obstacle avoidance. The upper layer which is basically fuzzy algorithm adjusts the magnitude of the weighting factor depending on the environmental situation. In addition, The proposed algorithm provides an efficient method to escape local mimimum points as shown in the simulation result. The efficacy of the proposed method is demonstrated via some simulations.

An Improved Domain-Knowledge-based Reinforcement Learning Algorithm

  • Jang, Si-Young;Suh, Il-Hong
    • 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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    • 제어로봇시스템학회 2003년도 ICCAS
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    • pp.1309-1314
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    • 2003
  • If an agent has a learning ability using previous knowledge, then it is expected that the agent can speed up learning by interacting with environment. In this paper, we present an improved reinforcement learning algorithm using domain knowledge which can be represented by problem-independent features and their classifiers. Here, neural networks are employed as knowledge classifiers. To show the validity of our proposed algorithm, computer simulations are illustrated, where navigation problem of a mobile robot and a micro aerial vehicle(MAV) are considered.

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Reinforcement Leaming Using a State Partition Method under Real Environment

  • Saito, Ken;Masuda, Shiro;Yamaguchi, Toru
    • 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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    • 한국퍼지및지능시스템학회 2003년도 ISIS 2003
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    • pp.66-69
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    • 2003
  • This paper considers a reinforcement learning(RL) which deals with real environments. Most reinforcement learning studies have been made by simulations because real-environment learning requires large computational cost and much time. Furthermore, it is more difficult to acquire many rewards efficiently in real environments than in virtual ones. The most important requirement to make real-environment learning successful is the appropriate construction of the state space. In this paper, to begin with, I show the basic overview of the reinforcement learning under real environments. Next, 1 introduce a state-space construction method under real environmental which is State Partition Method. Finally I apply this method to a robot navigation problem and compare it with conventional methods.

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비젼시스템과 인터넷 기반 이동로봇을 위한 퍼지규칙의 경로 계획 (Path Planning of Internet based Mobile Robot with Vision System Using Fuzzy Rules)

  • 김상헌;이동명;정재영;오선문;노관승;김관형
    • 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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    • 한국퍼지및지능시스템학회 2003년도 추계 학술대회 학술발표 논문집
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    • pp.9-12
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    • 2003
  • 본 논문에서는 미지의 환경에서 인터넷 기반에 대한 이동로봇의 자율 주행이 가능하도록 비젼시스템과 퍼지규칙을 이용한 경로 설정 및 장애물 회피를 위한 알고리즘을 소개 하고자 한다. 한편 원격지에서도 로봇의 움직임을 파악할 수 있도록 인터넷을 통한 원격운용 기능을 추가함으로써 로봇의 효율적인 제어가 가능하도록 하였다. 원격지에서 제어하고자 할 때 대부분이 인터넷이나 무선을 이용한 원격제어 또는 실시간 모니터링을 통해 제어하여 그 상황을 시뮬레이션으로 구현하고 있다. 현재 이동로봇 제어를 할 때 많이 사용되는 방법은 IEEE 802.11b를 기반으로 한 wireless LAN Socket, TCP/IP, RF, 블루투스 통신등이 있다. 이러한 방식중 본 논문에서는 Internet 방식 중에 TCP/IP 프로토콜을 사용하였다. 전체 시스템은 이동로봇과 서버 그리고 클라이언트로 구성되며 이동 로봇은 인터넷을 통해서 로봇을 제어하거나 필요에 따라서는 로봇이 직접 제어권을 가지고 자율주행이 가능하도록 설계되었다. 본 논문에서는 퍼지규칙을 이용하여 경로 계획 및 장애물 회피를 위한 알고리즘을 생성하였으며, 실험을 통한 그 효율성을 검증하였다. 또한 실제 이동 로봇을 제작하여 실험한 결과에서도 제안된 알고리즘이 우수한 성능을 발휘함을 확인할 수 있었다.

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