본 논문은 지능형 로봇 제어기의 효율적인 설계 및 구현 방법을 목표로 하고 있다. 지능형 로봇 제어기의 설계에 자동제어기로부터 인공지능 기법에 이르는 다양한 형태의 지능 시스템의 설계 기법과 개념들을 종합하여 활용하기 위하여 기존의 지능 시스템 기법 들을 종합하여 하나의 스펙트럼을 구성하고, 이 들을 6 가지의 형태로 분류하였다. 분류의 주된 기준으로 상태 변이 모델(state transition ...
본 논문은 지능형 로봇 제어기의 효율적인 설계 및 구현 방법을 목표로 하고 있다. 지능형 로봇 제어기의 설계에 자동제어기로부터 인공지능 기법에 이르는 다양한 형태의 지능 시스템의 설계 기법과 개념들을 종합하여 활용하기 위하여 기존의 지능 시스템 기법 들을 종합하여 하나의 스펙트럼을 구성하고, 이 들을 6 가지의 형태로 분류하였다. 분류의 주된 기준으로 상태 변이 모델(state transition model)의 형태와, 환경 모델의 유무를 제시하였다. 각 6 가지 형태의 지능 시스템 설계 기법의 특성들을 활용에 목표를 두고 분석하여 시스템의 요구 사항에 알맞은 지능 설계 기법을 선택하고 활용할 수 있는 기준을 세우고 하나의 통합된 체계적인 지능시스템의 설계 절차를 수립함으로써 효율적인 하드웨어와 소프트웨어 구성으로 원하는 지능형 로봇 제어기를 구현할 수 있도록 하였다. 이를 토대로 다른 방식들에 비하여 로봇의 지능적 행위를 모듈로 나누어 개별적으로 행위를 설계 및 시험하기 쉽고, 적은 비용으로 구현할 수 있는 체화지능(embodied intelligence) 기법을 중심으로 하고 다른 기법들을 첨가하는 형태의 새로운 로봇제어기 구조를 제안하였다. 또한 이 제어기 구조와 위의 설계 절차를 알려지지 않은 환경에서의 로봇의 자율 주행 문제에 적용하여 세 가지 지능 시스템 기법이 결합된 혼합형 지능 시스템을 구현하였다. 체화지능 기법으로 구현 된 경로 계획기는 미지의 환경에서 장애물을 회피하면서 목표점으로 향하는 경로를 생성하고, 비선형 궤환 제어기는 이 경로를 차륜 구동형 로봇의 nonholonomic 제약을 극복하며 추종한다. 또한 퍼지 제어기는 구현된 비선형 제어기의 성능을 주위 환경에 맞추어 조절하는 역할을 한다. 구현된 지능형 자율 주행 제어기는 자체 개발한 이동 로봇을 이용한 풍부한 실험과 시뮬레이션을 통하여 그 유효성을 보였다. 알려지지 않은 환경에서의 지능적 주행에 필요한 위의 모든 기능들을 구현함에 있어서 항상 앞에서 수립한 지능 시스템의 설계 기법의 기준에 의하여 설계하고 점검하였다. 이 방식은 "지능"에 대해 정식으로 고려하지 않고 시스템을 설계해 나가는 일반적인 접근 방식보다 효율적인 것이다.
본 논문은 지능형 로봇 제어기의 효율적인 설계 및 구현 방법을 목표로 하고 있다. 지능형 로봇 제어기의 설계에 자동제어기로부터 인공지능 기법에 이르는 다양한 형태의 지능 시스템의 설계 기법과 개념들을 종합하여 활용하기 위하여 기존의 지능 시스템 기법 들을 종합하여 하나의 스펙트럼을 구성하고, 이 들을 6 가지의 형태로 분류하였다. 분류의 주된 기준으로 상태 변이 모델(state transition model)의 형태와, 환경 모델의 유무를 제시하였다. 각 6 가지 형태의 지능 시스템 설계 기법의 특성들을 활용에 목표를 두고 분석하여 시스템의 요구 사항에 알맞은 지능 설계 기법을 선택하고 활용할 수 있는 기준을 세우고 하나의 통합된 체계적인 지능시스템의 설계 절차를 수립함으로써 효율적인 하드웨어와 소프트웨어 구성으로 원하는 지능형 로봇 제어기를 구현할 수 있도록 하였다. 이를 토대로 다른 방식들에 비하여 로봇의 지능적 행위를 모듈로 나누어 개별적으로 행위를 설계 및 시험하기 쉽고, 적은 비용으로 구현할 수 있는 체화지능(embodied intelligence) 기법을 중심으로 하고 다른 기법들을 첨가하는 형태의 새로운 로봇제어기 구조를 제안하였다. 또한 이 제어기 구조와 위의 설계 절차를 알려지지 않은 환경에서의 로봇의 자율 주행 문제에 적용하여 세 가지 지능 시스템 기법이 결합된 혼합형 지능 시스템을 구현하였다. 체화지능 기법으로 구현 된 경로 계획기는 미지의 환경에서 장애물을 회피하면서 목표점으로 향하는 경로를 생성하고, 비선형 궤환 제어기는 이 경로를 차륜 구동형 로봇의 nonholonomic 제약을 극복하며 추종한다. 또한 퍼지 제어기는 구현된 비선형 제어기의 성능을 주위 환경에 맞추어 조절하는 역할을 한다. 구현된 지능형 자율 주행 제어기는 자체 개발한 이동 로봇을 이용한 풍부한 실험과 시뮬레이션을 통하여 그 유효성을 보였다. 알려지지 않은 환경에서의 지능적 주행에 필요한 위의 모든 기능들을 구현함에 있어서 항상 앞에서 수립한 지능 시스템의 설계 기법의 기준에 의하여 설계하고 점검하였다. 이 방식은 "지능"에 대해 정식으로 고려하지 않고 시스템을 설계해 나가는 일반적인 접근 방식보다 효율적인 것이다.
This research has the aim of effective design for intelligent robot controllers. It is the approach to design an intelligent robot controller by employing concepts and techniques of various types of intelligent systems from automatic controller to artificial intelligence (AI) area. Among various typ...
This research has the aim of effective design for intelligent robot controllers. It is the approach to design an intelligent robot controller by employing concepts and techniques of various types of intelligent systems from automatic controller to artificial intelligence (AI) area. Among various types of intelligent systems, the "embodied intelligence" is selected as the main frame of the design approach from the fact that an embodied intelligent system is interesting one in that it concentrates on direct substantial actions in real environment, that is, behaviors. It is a method emphasizing practical or pragmatic approach. The system is more modular to design, more easy to test, and more cheap to implement than other approaches. However, it is of course not a general approach for all kinds of intelligence requirements. Every type of intelligent system has different kind of software/hardware components those are match their own intelligence requirements. It is obvious that the winner type of intelligent system does not exist, and the important thing is to select most moderate main one depending the system requirement and add the other ones to the main frame. Hence the analysis for the various types of intelligent systems is required in order to employ the most moderate type to the components of the systems. From this need, an intelligent system spectrum is proposed and it is classified into a number of types. And their characteristics are analyzed focused on their usage for designing intelligent robot controller. Then a systematic design procedure of intelligent robot controller pursuing expected intelligent functionalities with effective hardware and software configuration is set up. On the basis of the above study of intelligent system design, an autonomous robot controller is designed. It is primarily focused on the embodied intelligence scheme, as mentioned above, and adds the other types of intelligences to the parts of the system. The controller is applied to the open problem, autonomous navigation of a mobile robot in unknown environment. The proposed navigation system is composed of an on-line path planner, a nonlinear feedback controller, and a fuzzy logic control system (FLCS) part. The planner generates obstacle-free and goal-convergent path by the goal-directed navigation method in a reactive manner based-on the frame of embodied intelligence. The nonlinear controller is for tracking path given by the planner while overcoming nonholonomic maneuvering constraint of a differential drive mobile robot. The fuzzy logic control system module is made in order to modify parameters of the controller in harmony with environmental situation. Plentiful experiments and simulations are performed with own developed mobile robot and simulator to prove the validities of the autonomous robot controller. All these approaches to solve the navigation problem are made and checked always in the viewpoint of the intelligent system design procedure. Hence it is more effective approach than usual approach without formal consideration for the concept of intelligence.
This research has the aim of effective design for intelligent robot controllers. It is the approach to design an intelligent robot controller by employing concepts and techniques of various types of intelligent systems from automatic controller to artificial intelligence (AI) area. Among various types of intelligent systems, the "embodied intelligence" is selected as the main frame of the design approach from the fact that an embodied intelligent system is interesting one in that it concentrates on direct substantial actions in real environment, that is, behaviors. It is a method emphasizing practical or pragmatic approach. The system is more modular to design, more easy to test, and more cheap to implement than other approaches. However, it is of course not a general approach for all kinds of intelligence requirements. Every type of intelligent system has different kind of software/hardware components those are match their own intelligence requirements. It is obvious that the winner type of intelligent system does not exist, and the important thing is to select most moderate main one depending the system requirement and add the other ones to the main frame. Hence the analysis for the various types of intelligent systems is required in order to employ the most moderate type to the components of the systems. From this need, an intelligent system spectrum is proposed and it is classified into a number of types. And their characteristics are analyzed focused on their usage for designing intelligent robot controller. Then a systematic design procedure of intelligent robot controller pursuing expected intelligent functionalities with effective hardware and software configuration is set up. On the basis of the above study of intelligent system design, an autonomous robot controller is designed. It is primarily focused on the embodied intelligence scheme, as mentioned above, and adds the other types of intelligences to the parts of the system. The controller is applied to the open problem, autonomous navigation of a mobile robot in unknown environment. The proposed navigation system is composed of an on-line path planner, a nonlinear feedback controller, and a fuzzy logic control system (FLCS) part. The planner generates obstacle-free and goal-convergent path by the goal-directed navigation method in a reactive manner based-on the frame of embodied intelligence. The nonlinear controller is for tracking path given by the planner while overcoming nonholonomic maneuvering constraint of a differential drive mobile robot. The fuzzy logic control system module is made in order to modify parameters of the controller in harmony with environmental situation. Plentiful experiments and simulations are performed with own developed mobile robot and simulator to prove the validities of the autonomous robot controller. All these approaches to solve the navigation problem are made and checked always in the viewpoint of the intelligent system design procedure. Hence it is more effective approach than usual approach without formal consideration for the concept of intelligence.
주제어
#DESIGN IMPLEMENTATION INTELLIGENT ROBOT CONTROLLER EMBODIED INTELLIGENCE METHOD 체화지능기법 로봇제어기 지능로봇 제어기 설계 구현 ELECTRICAL ENGINEERING 로봇
학위논문 정보
저자
윤도영
학위수여기관
Korea Univ.
학위구분
국내박사
학과
Dept. of Electrical Engineering
발행연도
2004
총페이지
210 leaves
키워드
DESIGN IMPLEMENTATION INTELLIGENT ROBOT CONTROLLER EMBODIED INTELLIGENCE METHOD 체화지능기법 로봇제어기 지능로봇 제어기 설계 구현 ELECTRICAL ENGINEERING 로봇
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