우리나라는 2019년이면 14%의 인구가 65세 이상인 이른바 고령(高齡) 사회에 접어들 것으로 전망된다. 그러나 약화된 노인의 보행 능력을 보조하고 이동 중생체 정보를 모니터링하기 위한 지능형 보행 보조기기 및 로봇의 개발은 아직 부족한 편이다. 본 연구는 보행보조로봇의 조작의 편리성 및 안전성이 강조된 사용자 인터페이스 방법과 안전한 경로 추종을 위한 장애물 회피 기법에 관한 연구이다. 고령자의 보행의지 분석은 확률적 분산 기법과 유클리드 거리를 이용하여 판단하였으며, 이를 사용한 모터의 속도 및 방향 제어를 위해 기구적 안정성이 우수한 애커만 구동을 사용하였다. 고령자의 보행의지를 입력받기 위한 수단으로 FSR(Force Sensitive Resistor) 센서를 사용한 스마트 ...
우리나라는 2019년이면 14%의 인구가 65세 이상인 이른바 고령(高齡) 사회에 접어들 것으로 전망된다. 그러나 약화된 노인의 보행 능력을 보조하고 이동 중생체 정보를 모니터링하기 위한 지능형 보행 보조기기 및 로봇의 개발은 아직 부족한 편이다. 본 연구는 보행보조로봇의 조작의 편리성 및 안전성이 강조된 사용자 인터페이스 방법과 안전한 경로 추종을 위한 장애물 회피 기법에 관한 연구이다. 고령자의 보행의지 분석은 확률적 분산 기법과 유클리드 거리를 이용하여 판단하였으며, 이를 사용한 모터의 속도 및 방향 제어를 위해 기구적 안정성이 우수한 애커만 구동을 사용하였다. 고령자의 보행의지를 입력받기 위한 수단으로 FSR(Force Sensitive Resistor) 센서를 사용한 스마트 핸들바를 구현하고, 설계된 아날로그 회로를 통해 힘 벡터 성분을 검출하였다. 이 정보를 이용하여 로봇의 주행 속도 및 방향 제어를 구현하였다. 또한, 안전한 주행 경로 추종을 위한 방법으로 VFH 알고리즘의 개념과 제안된 좌표 보정 시스템을 이용한 장애물 회피 방법을 제시하였다. 이것을 위해 2D 레이저 검출기를 로봇의 전방에 장착하여, 2m 거리의 180˚ 범위 안에 존재하는 장애물의 거리 및 위치 정보를 획득했다. 이 정보를 이용하여 회피를 위한 후보 섹터를 검출하고, 이 후보 섹터 중에서 로봇의 동체 크기 및 로봇의 헤딩각과의 관계를 고려하여 최적화 된 회피 조향각을 검출했다. 실험 결과 로봇의 회피 공간에 대한 계산 값은 실제 측정값과 평균 2%의 오차를 보였으며, 스마트 핸들바에 의한 로봇의 구동 속도는 힘의 세기에 비례하여 0.5 m/sec 안에서 선형적인 가감속이 가능했다. 또한, 스마트 핸들바에 의한 조향 바퀴의 각(角) 제어는 조이스틱과 비교한 결과, 특정 트랙을 추종하는데 유사한 변위 각 범위를 보여 실제 응용이 가능함을 알 수 있었다.
우리나라는 2019년이면 14%의 인구가 65세 이상인 이른바 고령(高齡) 사회에 접어들 것으로 전망된다. 그러나 약화된 노인의 보행 능력을 보조하고 이동 중생체 정보를 모니터링하기 위한 지능형 보행 보조기기 및 로봇의 개발은 아직 부족한 편이다. 본 연구는 보행보조로봇의 조작의 편리성 및 안전성이 강조된 사용자 인터페이스 방법과 안전한 경로 추종을 위한 장애물 회피 기법에 관한 연구이다. 고령자의 보행의지 분석은 확률적 분산 기법과 유클리드 거리를 이용하여 판단하였으며, 이를 사용한 모터의 속도 및 방향 제어를 위해 기구적 안정성이 우수한 애커만 구동을 사용하였다. 고령자의 보행의지를 입력받기 위한 수단으로 FSR(Force Sensitive Resistor) 센서를 사용한 스마트 핸들바를 구현하고, 설계된 아날로그 회로를 통해 힘 벡터 성분을 검출하였다. 이 정보를 이용하여 로봇의 주행 속도 및 방향 제어를 구현하였다. 또한, 안전한 주행 경로 추종을 위한 방법으로 VFH 알고리즘의 개념과 제안된 좌표 보정 시스템을 이용한 장애물 회피 방법을 제시하였다. 이것을 위해 2D 레이저 검출기를 로봇의 전방에 장착하여, 2m 거리의 180˚ 범위 안에 존재하는 장애물의 거리 및 위치 정보를 획득했다. 이 정보를 이용하여 회피를 위한 후보 섹터를 검출하고, 이 후보 섹터 중에서 로봇의 동체 크기 및 로봇의 헤딩각과의 관계를 고려하여 최적화 된 회피 조향각을 검출했다. 실험 결과 로봇의 회피 공간에 대한 계산 값은 실제 측정값과 평균 2%의 오차를 보였으며, 스마트 핸들바에 의한 로봇의 구동 속도는 힘의 세기에 비례하여 0.5 m/sec 안에서 선형적인 가감속이 가능했다. 또한, 스마트 핸들바에 의한 조향 바퀴의 각(角) 제어는 조이스틱과 비교한 결과, 특정 트랙을 추종하는데 유사한 변위 각 범위를 보여 실제 응용이 가능함을 알 수 있었다.
The Republic of Korea has passed an aging society that will forward an aged society. It's nearly estimated in the year 2019 when the seniors above 65 years occupy 14 percent of the population. But, there aren't enough to develop an intelligent pedestrian assistant robots or devices which aim to assi...
The Republic of Korea has passed an aging society that will forward an aged society. It's nearly estimated in the year 2019 when the seniors above 65 years occupy 14 percent of the population. But, there aren't enough to develop an intelligent pedestrian assistant robots or devices which aim to assist the elderly that the walking capability declined and to monitor a biomedical information while the elderly is walking to goal. The goal of this paper is to study in respect of a locomotion method of the pedestrian assistant robot for the elderly declined in the muscular strength and cognitive capability. Especially, it studies for a user interface way emphasized on convenience and safety and for an obstacle avoidance method for a tracking of safe path. The walking intention of the elderly was analyzed into a probability dispersion method and an euclid's distance method. It is used to control the velocity and the steering of the robot by an Ackerman kinematics. We make a smart handle bar into FSR(Force Sensitive Resistor) sensors. A smart handle bar is used for registering the elderly's intention through physical interaction. The force vector data is also detected by designed analog circuit. It applies to a proposed method for controlling the velocity and the steering of the robot. Then, we propose an obstacle avoidance method that used VFH algorithm concept and the designed coordinate system for the tracking of safe path. For this work, 2D laser range finder is mounted in front of the robot which it is able to obtain the obstacle's distance and azimuth existed in 180 degree of 2 meters distance. The candidate sectors for avoidance are detected by this information. One of candidate sectors is selected as optimum avoidance azimuth considering the robot's width and heading angle. The result of the experiment has represented average 2 percent error ratio about a avoidance space between real space and calculated space. Then, the robot's velocity was able to increase or to decrease linearly along the force applied by the elderly in a maximum 0.5 m/sec. The robot's steering controlled of a smart handle bar has represented the capability to be like a joystick with fellowing the specific track. Therefore, it can apply to the pedestrian assistant robot system in the world.
The Republic of Korea has passed an aging society that will forward an aged society. It's nearly estimated in the year 2019 when the seniors above 65 years occupy 14 percent of the population. But, there aren't enough to develop an intelligent pedestrian assistant robots or devices which aim to assist the elderly that the walking capability declined and to monitor a biomedical information while the elderly is walking to goal. The goal of this paper is to study in respect of a locomotion method of the pedestrian assistant robot for the elderly declined in the muscular strength and cognitive capability. Especially, it studies for a user interface way emphasized on convenience and safety and for an obstacle avoidance method for a tracking of safe path. The walking intention of the elderly was analyzed into a probability dispersion method and an euclid's distance method. It is used to control the velocity and the steering of the robot by an Ackerman kinematics. We make a smart handle bar into FSR(Force Sensitive Resistor) sensors. A smart handle bar is used for registering the elderly's intention through physical interaction. The force vector data is also detected by designed analog circuit. It applies to a proposed method for controlling the velocity and the steering of the robot. Then, we propose an obstacle avoidance method that used VFH algorithm concept and the designed coordinate system for the tracking of safe path. For this work, 2D laser range finder is mounted in front of the robot which it is able to obtain the obstacle's distance and azimuth existed in 180 degree of 2 meters distance. The candidate sectors for avoidance are detected by this information. One of candidate sectors is selected as optimum avoidance azimuth considering the robot's width and heading angle. The result of the experiment has represented average 2 percent error ratio about a avoidance space between real space and calculated space. Then, the robot's velocity was able to increase or to decrease linearly along the force applied by the elderly in a maximum 0.5 m/sec. The robot's steering controlled of a smart handle bar has represented the capability to be like a joystick with fellowing the specific track. Therefore, it can apply to the pedestrian assistant robot system in the world.
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