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본 논문에서는 개선된 벽면추종을 이용한 ROS (Robot Operating System) 기반의 고속 자율주행 모바일 로봇을 보인다. 산업 및 제조 현장의 생산성을 높이기 위해서는 자율주행 로봇의 속도를 높이는 것이 중요하다. 직각삼각형 방식은 널리 사용되는 벽면추종 기술이지만 코너 구간에서 벽면이 급하게 변하여 충돌이 발생할 수 있게 된다. 특히, 고속 주행을 하게 되는 상황에서는 센서가 벽면 인식 데이터를 업데이트하는 전달시간에 대한 오차를 증가시킨다. 이를 위해 본 논문은 혼합 모드 방식을 사용한 개선된 벽면추종 주행을 제안하였다. 자율주행 로봇은 벽면이 급하게 변하는 코너 구간에서 코너 인식 ...

본 논문에서는 개선된 벽면추종을 이용한 ROS (Robot Operating System) 기반의 고속 자율주행 모바일 로봇을 보인다. 산업 및 제조 현장의 생산성을 높이기 위해서는 자율주행 로봇의 속도를 높이는 것이 중요하다. 직각삼각형 방식은 널리 사용되는 벽면추종 기술이지만 코너 구간에서 벽면이 급하게 변하여 충돌이 발생할 수 있게 된다. 특히, 고속 주행을 하게 되는 상황에서는 센서가 벽면 인식 데이터를 업데이트하는 전달시간에 대한 오차를 증가시킨다. 이를 위해 본 논문은 혼합 모드 방식을 사용한 개선된 벽면추종 주행을 제안하였다. 자율주행 로봇은 벽면이 급하게 변하는 코너 구간에서 코너 인식 알고리즘을 사용하여 코너를 감지하고 고속 코너링을 위해 삼각형 이등분 방식 주행으로 전환한다. 구현된 로봇은 시스템 작동을 위해 ROS를 사용하였고 벽면을 스캔하기 위해 LIDAR 센서를 사용했다. 실험은 각각 직선 트랙, 곡선 코너 및 직각 코너에서 수행되었다. 직선 트랙에서 최대 속도는 10m/s (36km/h)이다. 혼합 모드 방식을 사용한 개선된 벽면추종 주행은 1.6m/s (5.8km/h)의 속도에서 곡선 코너의 이동거리를 20% 감소시켰다. 충돌 없는 최대 주행속도는 2.8m/s (10.1km/h)로 측정되었고, 이는 직각삼각형 방식 대비 75% 향상되었다. 또한, 로봇은 혼합 모드 방식을 사용한 개선된 벽면추종 주행을 통해 최고속도 1.8m/s (6.5km/h) 로 충돌 없이 코너 구간을 통과하였지만, 직각삼각형 방식은 로봇이 낼 수 있는 최저 속도 0.1m/s (0.4km/h)에서도 충돌이 발생하여 코너를 통과할 수 없었다. 구현된 로봇 플랫폼 및 알고리즘은 제 4차 산업혁명을 위한 고속 자율주행로봇 개발에 접목되어 사용될 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper demonstrates the ROS-based high-speed autonomous mobile robot using an improved wall-following driving algorithm. It is important to increase the speed of autonomous mobile robots to enhance the productivity of industrial and manufacturing sites. The right triangular method is a popular w...

This paper demonstrates the ROS-based high-speed autonomous mobile robot using an improved wall-following driving algorithm. It is important to increase the speed of autonomous mobile robots to enhance the productivity of industrial and manufacturing sites. The right triangular method is a popular wall-following technique, yet it cannot provide fast response for the abrupt change of walls at the corner section to result in a crash. A mixed-mode method is proposed to resolve the issue by using the triangle bisection method at a corner. The autonomous robot detects a corner using a corner recognition algorithm and switches the driving method to the triangle bisection method for high-speed cornering. The implemented robot employs ROS for system operations and LIDAR sensor to scan wall faces. Experiments were performed in a straight track, round corner and right corner, respectively. The maximum speed of 10m/s(36km/h) is achieved at a straight track. The improved wall-following driving using the mixed-mode method reduces the trajectory length by 20% for round corner at the speed of 1.6m/s. The maximum driving speed without crashing is measured to be 2.8m/s, which is 75% higher than that of the triangular method. The robot drives through a right corner without crashing at the maximum speed of 1.8m/s(6.5km/h) using the mixed-mode method while crashing even at the lowest speed of 0.1m/s(0.4km/h) using the triangular method. The implemented robot platform and algorithm would be applied and expended for the development of high-speed autonomous mobile robots for the 4th industrial revolution.