선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- Murata 사의 MA40B8 이 내장된 초음파 센서 모듈 N= 12개를(a = 50°, 0 = 30°) 반경 , = 19 cm의 원주 상에 일정 간격으로 배열한(P#) 중첩 초음파센서 링을 대상으로 구체적으로 살펴보기로 하자. 그림 8a) 는 초음파 센서 최대 감지 거리 Ps, max(=P°, max-, )의함 수로서 식 (25)의 분자('+'로 표시)와 분모('x'로 표시)의 변화를 보이고 있으며, 그림 8b)는 분자 대 분모의 비, 즉 최적화 지수 K의 변화를 보이고 있다.
- 단일 장애물의 경우 중첩 초음파 센서에 의한 장애물 탐지에 대해 고려하여 보자. 단일 장애물은 그림 lb), lc) 그리고 id)에 보인 것과 같이 3개의 감지 소영역(I, n, in) 중한 지역에 존재하게 된다.
- 뒤에서 사용하게 되는 점 B]의 좌표는 점 0를 중심으로 반경이 p。 인 원과 초음파 센서 S2의 빔 좌측 경계선과의 교점으로부터 구할 수 있다. 본 논문에서는 감지 소영역별 원호 길이 합계의 비교를 위해 실제 중첩 초음파 센서 링의 장애물 감지 범위를 다음과 같이 정의하도록 한다.
- 개념적으로 감지 소영역의 넓이를 구하는 것은 해당 지역의 평균 빔 폭을 고려하는 것에 상응하며, 또한, 3개 감지 소영역의 넓이가 같아지도록 하는 것은 중첩 초음파 센서 링의 유효 빔 폭을 최소화하는 노력에 상응하게 된다. 본 논문에서는 감지 소영역의 넓이 대신에 소영역내의 일정 간격의 원호 길이 합계를 고려함으로써 최적화에 수반되는 계산 복잡성을 줄이고자 한다.
- 반면, 저지향성 은 중저가의 저지향성면 요구되는 센서의 개수가 적어지는 ] 같Mura위치 불확실성 문제가 심화되게 된다. 본 논문에서는 보급형 이동로봇에의 적용을 염두에 두어저지향성 초음파 센서를 사용한다고 전제하고 있다.
- 본 논문에서는 위치 불확실성이 최소화되도록 중첩 초음파 센서 링을 설계하는 방법과 향상된 해상도의 장애물 탐지에 응용하는 방안을 다루었다. 본 논문의 구체적 기여를 요약하면 1) 빔 폭 중첩으로 인한 위치 불확실성 감소 규명, 2) 중첩 초음파 센서 링의 유효 빔 폭 개념 도입, 3) 중첩 초음파 센서 링의 최적 설계 방법 수립, 4) 이동로봇 기준 장애물 탐지 해상도 향상 분석 등을 들 수 있다.
- 본 논문에서는 일련의 초음파 센서들의 일정 반경의 원주 상에 최적 배치하는 기준으로서 중첩 초음파 센서 링의 위치 불확실성을 고려하기로 한다. 앞서 기술한 바와 같이 중첩 초음파 센서 링의 감지 소영역의 빔 폭이 장애물 거리와 함수인 점을 감안하면, 중첩 초음파 센서 링의 최적 설계 방안으로 초음파 센서의 3개 감지 소영역의 넓이가 모두 같아지도록 할 수 있다.
- 본 논문에서는 중첩 초음파 센서 링을 최적 설계하는 방법과 효율적인 장애물 탐지에의 웅용을 다룬다. 본 논문의구성은 다음과 같다.
- 실제 중첩 초음파 센서 링의 경우 이동로봇 중심 기준장애물 위치 산정에 대해 고려해 보기로 한다. 먼저, 그림 10에 보인 것과 같이 중앙에 위치한 초음파 센서 S1 은 장애물 P을 탐지하고(장애물 측정 거리 P1) 나머지 좌 우측의 초음파 센서 SN과 S2 는 장애물을 탐지하지 못하였다고(장애물이 비중첩 빔 영역에 속함) 하자.
- 이중(2개) 장애물의 경우 중첩 초음파 센서에 의한 장애물 탐지에 대해 고려하여 보자. 여기서, 주변에 존재하는 장애물의 개수와 무관하게 인접 초음파 센서에 의해 탐지되는 장애물의 개수는 최대 2임에 유의해야 한다.
- 저지향성 상용 초음파 센서인 Murata사의 MA40B8 빔 폭 仕 = 50°)를 예로 들어 살펴보기로 하자. 먼저, 전 방향 시계 확보를 위해 필요한 초음파 센서의 최소 및 최대 개수를 구해 보면,
- 3개의 인접 초음파 센서를 보이고 있다. 중첩 초음파센서 링의 최적 설계의 입력으로서 1) 초음파 센서의 빔 폭 a와 최대 장애물 거리 Ps.max 그리고 중첩 초음파 센서 링의 반경(이동로봇 중심에서 초음파 센서 꼭지점까지의 거리) 주어진다고 하자.
가설 설정
- 통상 초음파 센서의 모델은 장애물 점유 구역과 비점유 구역에 대해 달리 정의되나, 여기서는 장애물 점유 구역의 모델만 살펴보도록 한다. 먼저, 정규 분포 모델에서는 장애물이 확률적으로 원뿔의 중심축 가까이 그리고 원호 가까이 위치할 가능성이 높아진다고 가정한다 [3, 6], 다음, 균일 분포 모델에서는 장애물이 원호 상에 존재하되 원호 내 임의의 지점에 위치할 확률이 균일하다고 가정한다 [7-9], 마지막으로, 임펄스 모델에서는 장애물이 원뿔의 중심축과 원호의 교점에 위치한다고 가정하고 있다 [10-12]. 위와 같은 위치 불확실성에 대한 초음파 센서 모델은 환경 지도 작성을 위해서는 상당한 효과를 나타내는 반면, 최악의 경우를 상정해야 하는 장애물 탐지 및 회피에서는 근본적 한계를 지니고 있다고 할 수 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.