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[국내논문] 자동주차를 위한 차량형 자율주행 로봇에 적합한 경로계획법의 비교분석
Comparisonal Analysis of Path Planning Methods for Automatic Parking Control of a Car-Like Mobile Robot 원문보기

제어·로봇·시스템학회 논문지 = Journal of institute of control, robotics and systems, v.18 no.3, 2012년, pp.267 - 274  

권현기 (고려대학교 기계공학부) ,  정우진 (고려대학교 기계공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

We proposed the KPP (Korea university Path Planner) in our previous works. The KPP is the path planning scheme of a car-like mobile robot in parking environment. The objective of this paper is to investigate the advantage of the KPP through the quantitative and qualitative analysis compared with con...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한 [6,8,9]에서 제시한 KPP 기법의 경우, 그 장점과 유용성을 직접적으로 알아보기 어려웠다. 본 논문에선 논홀로노믹 경로생성기들 중 차랑형 로봇의 주차 경로 생성에 알맞도록 제안된 RRT 기법과 KPP 기법을 일반 적인 주차환경에서 수행된 경로생성 시뮬레이션의 결과를 바탕으로 정량적인 비교를 하고, 이를 통해 KPP 기법의 장점과 유용성을 확인하고자 한다.
  • 이와 같이 다양한 경로계획기법이 있으나, 일반적으로 계산의 효율성이 높고 경로의 품질이 우수하여 널리 쓰이는 RRT 기법을 대상으로 KPP 기법과의 정량적인 특성을 비교 분석 하고자 한다.

가설 설정

  • 그림 5는 표 2와 같은 환경에서 RRT와 KPP 기법을 이용해 경로를 생성한 결과를 나타낸다. 두 기법 모두 경로생성에 성공 하였음을 알 수 있으나 (a)와 (b)를 비교하여 보면 KPP로 생성한 (a) 경로가 RRT로 생성한 (b)경로보다 조향각의 변화가 적고 이동거리가 짧음을 알 수 있다. 목표위치의폭이 2.
  • 주차환경은 크게 직각주차와 평행주차로 구분되며, 주차 공간은 시작지점의 너비(a)와 주차목표 지점의 너비(b)로 나타낼 수 있다. 목표 주차지점을 제외한 주차공간은 다른 차량에 의해 점유되어 있는 것으로 가정하며, 따라서 전체 주차장 환경은 그림 4와 같은 장애물 환경으로 가정 할 수 있다.
  • 반면 KPP 기법은 b의 변화에 영향을 받지 않고 계산 시간이 약 1초로 일정함을 알 수 있다. 시뮬레이션에 사용된 차량형 로봇의 폭(1.8 m)과 도로교통법에 따른 현용 주차장규격이 가로 2.3 m 세로 5 m 이상임을 고려하면 폭 2.4 m의 주차 공간은 실제 환경에서 일반적으로 접할 수 있는 주차 공간임을 가정 할 수 있다. 이러한 환경에서 RRT 기법의 경로 계산 시간이 57초에 달하고 KPP의 계산 시간이 1초라는 것은 KPP 기법은 일반 주차 환경에서 비교적 실시간으로 경로를 생성 할 수 있음을 보여준다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
KPP 기법에서 도달 가능 영역은 어떤 지점으로부터 계산이 시작되는가? KPP 기법에서 도달가능 영역은 시작 지점이 아닌 목표 지점에서부터 역으로 계산하게 된다.
차량형 로봇의 자동주차에 알맞은 경로의 조건에는 무엇이 있는가? 이런 관점에서, 차량형 로봇의 자동주차에 알맞은 경로의 조건엔 다음과 같은 세가지 항목이 있다. 첫 번째 항목은 범용성으로 경로생성기가 얼마나 다양한 환경에서 경로를 생성 할 수 있는지 그 정도를 의미한다. 두 번째 항목은 제어의 용이성으로 주어진 경로가 경로를 따라 주행하고 제어하 기에 얼마나 쉬운지, 즉 전 후진의 전환이나 복잡한 조향각의 변환이 얼마나 필요한지를 나타낸다. 세 번째 항목은 최적화의 용이성으로 경로생성기가 단 하나의 경로만을 제공 하는 것이 아니라 주어진 환경에 가장 적합한 경로를 생성하기 위해 얼마나 다양한 후보 경로를 제공하는지 평가하는 항목이다.
차량형 자율주행 로봇이 상용화되기 위해서는 어떤 문제가 해결되어야 하는가? 차량형 자율주행 로봇이 상용되기 위해서 시스템 설계와 제어[19], 위치추정, 환경정보 작성등의 문제와 함께 자동 주차를 위한 경로 생성 문제가 해결되어야 한다. 차량형 자율 주행 로봇의 자동주차 경로생성 문제는 바퀴의 구름 접촉에 의해 발생되는 논홀로노믹(non-holonomic) 구속조건을 고려하여, 주차 목표 위치가 좁고 주변에 장애물이 있는 복잡한 환경에서 주변의 장애물과 충돌하지 않고 주차목표지점과 초기지점을 연결하는 경로를 생성 해야하는 것이다.
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참고문헌 (19)

  1. S. Sekhavat and J. P. Laumond, "Topological property for collision free nonholonomic motion planning: the case of sinusoidal inputs for chained form systems," IEEE Trans. on Robotics and Automation, vol. 14, no. 5, pp. 671-680, 1998. 

  2. J. A. Reeds and R. A. Shepp, "Optimal paths for a car that goes both forward and backwards," Pacific Journal of Mathematics, vol. 145, no. 2, pp. 367-393, 1990. 

  3. J. P. Laumond, P. E. Jacobs, M. Taix, and R. M. Murray, "A motion planner for nonholonomic mobile robots," IEEE Trans. Robotics and Automation, vol. 10, no. 5, pp. 577-593, 1994. 

  4. J. Barraquand and J. C. Latombe, "Nonholonomic multibody mobile robots: controllability and motion planning in the presence of obstacles," Algorithmica, Springer Verlag, vol. 10, no. 2, pp. 121-155, 1993. 

  5. L. E. Kavraki, P. Svestka, J. C. Latombe, and Overmars, "Probabilistic roadmaps for path planning in high dimensional configuration spaces," IEEE Trans. on Robotics and Automation, vol. 12, no. 4, pp. 566-580, 1996. 

  6. D. Kim, W. Chung, and S. Park, "Practical motion planning for car-parking control in narrow environment," IET Control Theory Appl., vol. 4, no. 1, pp. 1-11, Jan. 2010. 

  7. S. M. LaValle, Planning Algorithms, Cambridge University, New York, pp. 238, 2006. 

  8. D. Kim and W. Chung, "Motion planning for car-parking using the slice projection technique," 2008 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp. 1050-1055, Sep. 2008. 

  9. D. Kim and W. Chung, "Car-parking motion planning by the motion space approach," Proc. of The 13th International Conference on Advanced Robotics, pp. 241-246, Aug. 2007. 

  10. M. Buehler, S. Singh, and K. Iagnemma, The DARPA Urban Challenge : Autonomous Vehicles in City Traffic, Springer, 2009. 

  11. D. Dolgov, S. Thrun, M. Montemerlo, and J. Diebel, "Path planning for autonomous vehicles in unknown semi-structured environments," The International Journal of Robotics Research, vol. 29, no. 5, pp. 485-501, Apr. 2010. 

  12. M. Likhachev and D. Ferguson, "Planning long dynamicallyfeasible maneuvers for autonomous vehicles," The International Journal of Robotics Research, vol. 28, no. 8, pp. 933-945, Aug. 2009. 

  13. H. Choset, K. M. Lynch, S. Hutchinson, G.. Kantor, W. Burgard, L. E. Kavraki, and S. Thrun, Principles of Robot Motion, MIT Press, Cambridge, pp. 254-254, 2005. 

  14. Y. Kuwata, G. A. Fiore, J. Teo, E. Frazzoli, and P. How, "Motion planning for urban driving using RRT," 2008 IEEE RSJ International Conference on Intelligent Robots and System, pp. 1681-1686, Sep. 2008. 

  15. H. H. Gonzlez-Baos, D. Hsu, J.-C. Latombe, S. S. Ge, and F. L. Lewis, Autonomous Mobile Robots: Sensing, Control, Decision-Making and Applications, CRC., 2006. 

  16. S. M. LaValle and J. J. Kuffner, "Randomized kinodynamic planning," In IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 473-479, 1999. 

  17. M. F. Hsieh and U. Ozguner, "A parking algorithm for an autonomous vehicle," IEEE Intelligent Vehicles Symposium, pp. 1155-1160, 2008. 

  18. D. H. Kim, C. J. Kim, and C. S Han, "Geometric path tracking and obstacle avoidance methods for an autonomous navigation of nonholonomic mobile robot," Journal of Institute of Control, Robotics and Systems (in Korean), vol. 16, no. 8, pp. 771-779, Aug. 2010. 

  19. H. C. Moon, M. W. Park, and J. H. Kim, "A study on the design and control method for unmanned ground vehicle system," Journal of Institute of Control, Robotics and Systems (in Korean), vol. 16, no. 5, pp. 446-455, May 2010. 

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