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영상처리를 이용하는 볼 로봇의 위치 인식 방법을 적용한 주행 제어 시스템
Driving Control System applying Position Recognition Method of Ball Robot using Image Processing 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.25 no.1, 2021년, pp.148 - 155  

허남규 (Dept. of Mechatronics Engineering, Korea Polytechnic University) ,  이광민 (Dept. of Mechatronics Engineering, Korea Polytechnic University) ,  박성현 (Dept. of Mechatronics Engineering, Korea Polytechnic University) ,  김민지 (Dept. of Mechatronics Engineering, Korea Polytechnic University) ,  박성구 (Dept. of Mechatronics Engineering, Korea Polytechnic University) ,  정명진 (Dept. of Mechatronics Engineering, Korea Polytechnic University)

초록
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로봇 기술이 발전함에 따라 모바일 로봇의 주행 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 2륜 및 4륜의 휠을 기반으로 구성되는 모바일 로봇의 주행 시스템은 직선과 같은 단반향 주행에 장점이 있으나 방향 전환 및 제자리 회전에 단점을 가지고 있다. 볼을 휠로 사용하는 볼 로봇은 전방향 이동에 장점이 있으나, 구조적인 불안정한 특성에 의해 균형을 유지하기 위한 자세 제어 및 이동을 위한 주행 제어가 요구된다. 기존의 볼 로봇은 모터에 부착된 엔코더를 이용하여 주행제어를 위한 위치를 추정함으로써 오차가 누적되는 한계를 가지고 있다. 본 연구에서는 영상처리를 통해 볼 로봇의 위치 좌표를 추정하고, 이를 주행 제어에 사용하는 주행 제어 시스템을 제안하였다. 볼 로봇의 위치를 추정하기 위한 영상처리부, 통신부, 표시부 및 제어부를 포함하는 볼 로봇의 주행 제어 시스템을 설계 및 제작하고, 주행 제어 시스템을 적용한 볼 로봇의 주행 실험을 통해 x축 방향 ±50.3mm 및 y축 방향 ±53.9mm의 오차범위 이내에서 오차의 누적 없이 제어됨을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

As robot technology advances, research on the driving system of mobile robots is actively being conducted. The driving system of a mobile robot configured based on two-wheels and four-wheels has an advantage in unidirectional driving such as a straight line, but has disadvantages in turning directio...

주제어

#Ball robot   #Driving Control System   #Image Processing   #Position Recognition   #Balancing   #Driving  

표/그림 (12)

참고문헌 (11)

  1. J. H. Park, S. C. Kim, and S. Y. Yi, "Development of Stable Ballbot with Omnidirectional Mobility," Int. Journal of Institute of Control, Robotics and Systems, Vol. 19, No.1, pp.40-44, 2013. DOI: 10.5302/J.ICROS.2013.19.1.040 

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  2. S. I. Hwang, H. M. Ha, and J. M. Lee, "Balancing and Driving Control of a Mecanum Wheel Ball Robot," Journal of Institute of Control Robotics and Systems, Vol.21, No.4, pp.336-341, 2015. DOI: 10.5302/J.ICROS.2015.14.0127 

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  3. J. H. Yeon, Y. C. Ha, E. H. Kong, M. Y. Chung, and M. J. Chung, "Balancing Ball Robot Movable as Any Direction," Proc. of the KSME 2017 Annual Meeting, pp.244, 2017. 

  4. M. J. Chung and J. H. Lim, "Design of Gyroscope System for Increasement of Balancing Control Performance of Ball Robot," Proc. of the KSME 2018 Annual Meeting, pp.280, 2018. 

  5. J. H. Yoon and M. J. Chung, "A Method for Attitude Control Based on a Mathematical Model for an Inverted Pendulum-Type Mobile Robot," Int. Journal of Electrical and Computer Eng., Vol.6, No.1, pp.198-204, 2016. DOI: 10.11591/IJECE.V6I1.PP198-204 

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  6. M. J. Chung, "Ball Robot using Gyroscope System," Proc. of the KSME 2019 Annual Meeting, pp. 2056-2057, 2019. 

  7. S. Y. Lee, K. M. Lee, H. E. Lee, and M. J. Chung, "Balancing Ball Robot having Driving Function," Proc. of the KSME 2019 Annual Meeting, pp.2035-2037, 2019. 

  8. M. J. Chung, "Controller Design for Performance Improvement in the Balancing Control of Ball Robot," The 6th Janpan-Korea Joint Symposium on Dynamic and Control, pp.183-184, 2019. 

  9. Y. Yamamoto, "NXT Ballbot Model-based Design: Control of Self-balancing on a Ball, built with LEGO Mindstorm NXT," Cybernet Systems Co., Ltd., 2009. 

  10. B. S. Seo, J. E. Park, J. S. Park, and J. M. Lee, "Travel Control of a Spherical Wheeled Robot (Ball-Bot) with Mecanum Wheel," Journal of Institute of Control Robotics and Systems, Vol.20, No.7, pp.713-717, 2014. DOI: 10.5302/J.ICROS.2014.13.1975 

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  11. S. Y. Lee and M. J. Chung, "Design and Control of Ball Robot capable of Driving Control by Wireless Communication," j.inst.Korean.electr. electron.eng, Vol.23, No.4, pp.1236-1242, 2019. DOI: 10.7471/ikeee.2019.23.4.1236 

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