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제안 방법
- AGV에서 계산되는 위치정보는 기준국을 중심으로 하는 상대위치이므로 본 논문에서는 기준국을 원점으로 하는 ENU 좌표계를 위성항법 기반 AGV의 기준 좌표계로 정의한다. 그러므로 위성항법기반 AGV의 위치정보는 기준국을 원점으로 하는 (E,N,U) 좌표값으로 계산된다.
- 그리고 장애물은 그림 11과 같이 주행궤적 상에 직선으로 25m의 간격으로 두 개의 장애물을 설치하였다. 그리고 1.425m인 AGV의 차폭을 고려하여 장애물 판정거리와 이격거리를 2m로 하였으며 기준궤적 상에 장애물이 위치하는 경우 이 거리를 기준으로 회피하도록 시험 조건을 설정하였다. 그리고 장애물 회피 시작 거리를 10m로 설정하였다.
- 장애물을 회피하게 되면 기존에 저장되어 있는 기준 궤적을 이용하여 위성항법 기반으로 주행한다. 그리고 안전성 향상을 위하여 AGV 전방 5m 이내에서 검출된 장애물 외의 장애물을 인식했을 경우 비상정지를 하도록 알고리즘을 구성하였다.
- 본 논문에서는 위성항법 기반 AGV의 장애물 회피를 위하여 레이저 스캐너(LMS: Laser Measurement Scanner)를 이용하여 충돌 회피 시스템을 구성하였다. 그리고 충돌 회피 시스템에 적합한 장애물 회피 알고리즘을 개발하여 충돌 회피 시험을 수행하였다. 본 논문의 구성은 다음과 같다.
- 본 논문에서는 위성항법 기반 AGV의 장애물 회피를 위하여 레이저 스캐너(LMS: Laser Measurement Scanner)를 이용하여 충돌 회피 시스템을 구성하였다. 그리고 충돌 회피 시스템에 적합한 장애물 회피 알고리즘을 개발하여 충돌 회피 시험을 수행하였다.
- 위성항법 기반 AGV 시스템은 현재 골프장에서 사용되고 있는 AGV(제조사 : CT&T, 제품명: 전자유도 5인승 골프카트)를 개조하여 제작하였다[7].
- 기존 AGV는 표 1과 같이 구성되며 AGV 전방에 장착되어 있는 전자유도센서가 유도선에 흐르는 전류를 감지하여 유도선 위를 주행한다. 위성항법 기반 주행을 위하여 기존 AGV 구성 요소를 개조하여 표 2와 같은 기능을 담당 하는 항법모듈과 제어모듈을 제작하였다[6].
- 그러나 위성항법 기반 AGV는 주행 경로 전방에 장애물이 존재하더라도 이를 회피할 수 있는 주행 경로 설정이 가능하므로 새로운 주행 경로를 생성한 후 주행 할 수 있다. 이를 확인하기 위하여 주행 경로 상에 장애물을 설치한 후 장애물 회피 시험을 수행하였다. 시험 결과 장애물이 위치하는 지점에서 회피 경로 설정을 통하여 미리 정해진 장애물 판정거리에 근접하여 장애물을 회피할 수 있음을 확인하였다.
- 2m 이내임을 확인 할 수 있다. 첫 번째 장애물이 발견된 27 Epoch 부터 회피를 위한 주행을 시작하였으며 장애물이 위치한 40 Epoch에서 약 1.7m의 간격을 두고 회피를 하였다. 회피 이후 미리 정해준 기준궤적으로 주행을 하였으며 두번째 장애물이 발견된 58 Epoch에서 다시 회피를 시작하여 2.
- 위성항법 기반 AGV 시스템은 이동체인 AGV의 위치 및 자세 계산을 담당하는 항법모듈과 계산된 위치를 바탕으로 AGV의 주행 제어를 위한 출력 값을 제공하는 제어모듈로 구성된다. 충돌 회피 시스템은 AGV 전방에 장착되어 물체를 감지하는 레이저 스캐너와 주행 경로내의 장애물을 인식하고 회피 궤적을 생성하는 충돌 회피 제어기로 구성하였다.
- 충돌 회피 제어기는 Texas Instrument 사의 DSP(TMS320F2812)를 사용하여 제작하였으며 충돌 회피와 관련된 데이터를 처리한다. 그리고 충돌 회피 알고리즘을 이용하여 회피궤적을 생성한다.
- 충돌회피 시험을 위하여 본 논문에서는 그림 6과 같이 위성항법 기반 AGV 시스템과 충돌 회피 시스템으로 구성되는 시스템을 제작하였다. 위성항법 기반 AGV 시스템은 이동체인 AGV의 위치 및 자세 계산을 담당하는 항법모듈과 계산된 위치를 바탕으로 AGV의 주행 제어를 위한 출력 값을 제공하는 제어모듈로 구성된다.
- 회피 경로 생성을 위하여 본 논문에서는 기준 궤적에서 장애물을 회피할 수 있는 회피 벡터(Vi(N), Vi(E))를 생성 한 후 이를 기존의 기준 궤적에 더하여서 회피 경로를 생성한다. 회피 벡터는 장애물 근처에서 장애물을 피할 수 있을 만큼 충분한 크기와 방향을 가져야 한다.
대상 데이터
- AGV 전방에 레이저 스캐너를 설치하였으며 주행 속도는 위성항법 기반 주행인 경우 6km/h, 충돌 회피 주행인 경우 3km/h로 설정하였다. 그리고 장애물은 그림 11과 같이 주행궤적 상에 직선으로 25m의 간격으로 두 개의 장애물을 설치하였다. 그리고 1.
- 충돌 회피 시스템은 AGV 전방의 사물의 움직임이나 형상 등을 측정하는 레이저 스캐너와 충돌 회피 알고리즘이 들어있는 충돌 회피 제어기로 구성되며 그림 9와 같다. 본 연구에서 사용한 레이저 스캐너는 무인 자동차에 많이 사용되고 있는 독일 SICK 사의 LMS 291로서 야외에서 원거리 측정이 가능하며 높은 분해능과 빠른 스캔 성능을 가지고 있으며 성능사양은 표 4와 같다.
- 시험에 사용된 AGV는 그림 10과 같으며 위성 항법 기반 주행을 위한 시스템은 표 5와 같은 사양의 GPS 수신기 및 무선 모뎀을 사용하였다. AGV 전방에 레이저 스캐너를 설치하였으며 주행 속도는 위성항법 기반 주행인 경우 6km/h, 충돌 회피 주행인 경우 3km/h로 설정하였다.
- 제어모듈은 그림 8과 같이 5장의 보드(메인, 인터페이스, 모터 드라이브, 파워, 릴레이 보드)로 구성하였다. 메인 보드의 경우 항법모듈과의 통신 및 조향 모터 제어를 위한 PWM(Pulse Width Modulation) 출력 기능을 담당하다.
이론/모형
- 충돌 회피 제어기는 Texas Instrument 사의 DSP(TMS320F2812)를 사용하여 제작하였으며 충돌 회피와 관련된 데이터를 처리한다. 그리고 충돌 회피 알고리즘을 이용하여 회피궤적을 생성한다. 충돌 회피 알고리즘은 레이저 스캐너 출력 값과 AGV의 위치 및 기준궤적을 이용하여 장애물을 인식하는 장애물 검출모듈과 기준궤적 상에 장애물이 발견되었을 경우 장애물을 피할 수 있도록 하는 회피 경로 설정 모듈로 구성된다.
- 항법모듈은 위성항법 반송파(Carrier phase)를 사용하여 이동체의 정밀위치정보 생성, 기준궤적 저장, 조향입력 생성을 담당한다. 정밀위치정보생성은 단일차분 기반(SD: Single Difference)의 위치 결정기법을 이용한다. 단일 차분을 위하여 기준국에서는 기준국의 좌표 및 수신한 항법 신호를 무선 모뎀을 이용하여 AGV에 장착되어 있는 모뎀으로 전송한다.
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