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AR. Drone을 이용한 실내 군집비행용 충돌회피 기동 설계
Collision Avoidance Maneuver Design for the Multiple Indoor UAV by using AR. Drone 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.42 no.9, 2014년, pp.752 - 761  

조동현 (IT Convergence Technology Team, Korea Aerospace Research Institute) ,  문성태 (Aerospace Future Technology Team, Korea Aerospace Research Institute) ,  장종태 (Aerospace Future Technology Team, Korea Aerospace Research Institute) ,  류동영 (Lunar Exploration Technology Team, Korea Aerospace Research Institute)

초록
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뛰어난 기동성으로 인한 최근 쿼드로터에 대한 관심의 증대는 다양한 형태의 멀티로터 비행체의 개발 및 상용화를 이끌었으며, 레져용으로 사용자들이 쉽게 사용할 수 있는 다양한 쿼드로터 제품들이 등장하고 있다. 이 중에서 최근 Parrot사에서 제작한 AR.Drone은 사용자를 위한 내부 안정화 루프를 탑재하고 있기 때문에 초보자들도 쉽게 제어할 수 있는 장점이 있다. 이러한 AR.Drone의 시스템을 이용하면 다양한 형태의 다수 무인기 시스템을 쉽게 구축할 수 있다. 이러한 특성을 바탕으로 한국항공우주연구원에서는 다수의 AR.Drone을 이용한 실내 군집비행 연구를 진행 중에 있다. 이러한 다수의 무인비행체를 이용한 실내 군집비행을 위해서는 개개의 비행체에 대한 위치제어 및 서로간의 충돌을 방지하기 위한 알고리즘이 필요하다. 이를 위해서 본 논문에서는 다수의 실내 무인기의 원활한 기동을 위해 개발한 충돌회피 기동 제어기를 소개하고자 한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

With increasing of interest in quad-rotor which has excellent maneuverability recently, a various types of multi-rotor aircraft was developed and commercialized, and there are many kinds of leisure products to be easily operated. In these products, the AR.Drone manufactured by Parrot has an advantag...

주제어

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 다수의 AR.Drone을 이용한 실내 군집비행을 위해 설계한 충돌회피 제어기에 대해 소개하고자 한다. 이러한 충돌회피 제어기를 위해 상대위치정보 기반의 포텐셜(Potential) 함수를 이용한 제어기를 설계, 적용하였으나 AR.
  • 본 논문에서는 우선적으로 다수의 실내 무인 비행체의 위치제어를 위해 정해진 위치에 정확히 위치하기 위한 위치 추종 제어만을 고려하여 제어기를 설계하였으며, 추후 중간 경로 등을 고려한 다양한 형태의 제어기에 대해 연구하고자 한다. 위치추종 제어를 위해서는 AR.
  • 이러한 위치제어기를 바탕으로 사용자의 실수로 인한 무인 비행체간의 충돌 및 파손을 방지하기 위한 충돌회피 기동을 위한 제어기 역시 설계하여 적용하였다. 본 절에서는 이러한 제어기에 대해 기술하고자 한다.
  • 따라서 최종적인 제어명령은 PID 제어기에서 산출된 제어명령과 충돌회피 제어기에서 산출된 제어명령의 합으로 구성하였다. 본절에서는 이를 위한 충돌회피 제어기의 설계 및 실제 비행 테스트 결과에 대해 기술하였다.
  • 충돌회피 제어기를 설계하기에 앞서 현재 구현된 실내 군집비행 시스템에 대한 특성을 살펴보도록 하겠다. 이를 위해서 본 절에서는 Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
AR. Drone의 운동관성 및 PID 제어명령에 의한 충돌을 해결하기 위해 어떤 것을 수행하였는가? Drone의 운동관성 및 PID 제어명령에 의한 충돌이 발생하였다. 따라서 이를 해결하기 위해 상대속도 및 상대위치 정보를 기반으로 충돌회피 제어기를 설계, 적용함으로써 원할한 군집비행 임무를 수행하였다. 이에 본 논문에서는 2절에서 실내 군집비행을 위한 시스템 구성에 대해 살펴본 후, 3절에서 제어기 설계에 대해 다루고 있다.
쿼드로터의 장점은 무엇인가? 4개의 로터를 이용해서 빠른 선회 및 제자리 비행(Hovering) 등의 뛰어난 기동성을 자랑하는 쿼드로터에 대한 연구가 전 세계적으로 활발히 이루어지고 있으며, 상업적으로도 그 능력을 인정받아 다양한 분야에서 사용되고 있다. 레져용 쿼드로터에서부터 방송 촬영용 쿼드로터가 활용 중이며, 농업분야에서도 농약살포 및 다양한 형태로 활용되고 있는 가운데, 최근에는 세계적인 전자 상거래업체인 아마존이 무인 화물 배송을 선언을 한 바가 있다(1).
AR.Drone의 문제점은 무엇인가? 하지만 AR.Drone의 사용자 편의를 위한 내부 안정화 루프는 사용자의 수정을 방지하기 위해 접근이 제한되어 있기 때문에 정확한 운동방정식의 유도가 어렵고, 다수의 무인 비행체의 좁은 실내영역에서의 비행으로 인한 충돌위험을 내재하고 있다.
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참고문헌 (18)

  1. http://www.nbcnews.com/technology/what-if-amazon-delivery-drone-crashes-me-6-other-key-2D11673677 

  2. Piskorski, S., Brulez, N., Eline, P. and Haeyer F. D., AR.Drone Developer Guide SDK 2.0, Parrot, 2012. 

  3. Kim, K.-J. and Kim, S.-M., "Development of Control Platform for Quad-rotor Using CEM Studio", Proc. of Institute of Control, Robotics and Systems(in Korean), May 2013, pp. 357-358. 

  4. Gwak, K. S., Park J. H., Chae H.-I., Han, S.-W., Lim, H. U. and Choi, K. N., "AR.Drone Wireless Control System Based on the Color Recognition on Android", Proc. of Korean Society for Internet Information(in Korean), Nov. 2013, pp. 189-190. 

  5. Krajuik, T., Vonasek, V., Fiser D., and Faigl, J., "AR-Drone as a Platform for Robotic Research and Education" Research and Education in Robotics-EUROBOT 2011, 2011, pp. 172-186. 

  6. P. Bristeau, F. Callou, "The Navigation and Control technology inside the AR.Drone micro UAV," 18th IFAC world congress. Vol. 18. No. 1, 2011, pp. 1477-1484. 

  7. Moon, S.-T., Cho D.-H., Rew, D.-Y. and Sim, E.-S., "Development of Indoor Multiple AR.Drone Controller System based on Motion Capture", Proc. of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences(in Korean), Nov. 2013, pp.896-899. 

  8. Shim, D. H. and Tahk, M.-J., "A Fully Decentralized Strategy for Swarming of UAVs in Urban Environment", Proc. of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences(in Korean), Apr. 2007, pp. 450-454. 

  9. Choi, J. E., Kim, J. H. and Kim, H. J., "Cooperative Path Planning Algorithm for Efficient Coverage Operation of Multiple Quadrotors", Proc. of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences(in Korean), Nov. 2012, pp. 679-682. 

  10. Lee, H. B., Moon, S. W., Kim, W. J. and Kim, H. J., "Cooperative Surveillance and Boundary Tracking with Multiple Quadrotor UAVs", Journal of Institute of Control, Robotics and Systems, No. 19, Vol. 5, 2013, pp. 423-428. 

  11. Choi, J. E. and Kim, H. J., "Cooperative Path Planning Algorithm for Dynamic Coverage Operation of Multiple Quadrotors", Proc. of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences(in Korean), Apr. 2013, pp. 408-411. 

  12. VICON, "www.vicon.com" 

  13. Lee, M. G., Park, S. G., Park, G. P., Yang, S. W. and Lee, B. R., "Technical Trend of Motion Capture", Electronics and Telecommunications Trends, Vol. 22, Issue 4, 2007, pp. 35-42. 

  14. Kim, H. Y., Lee, J. S. and Han, J. H., "Indoor Flight of Quadrotors using Motion Capture System", roc. of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences(in Korean), Nov. 2013, pp. 853-856. 

  15. http://www.youtube.com/watch?vgwZq2bUBluI 

  16. Lim, H., Bang H. and Kim, H., "Sliding Mode Control for the Configuration of Satellite Formation Flying using Potential Functions", International Journal of Aeronautical and Space Sciences, Vol. 6, No. 2, 2005, pp. 56-63. 

  17. http://www.youtube.com/watch?vyfIyVFEWRbQ 

  18. http://youtu.be/suSOebVQ-IQ 

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