[논문]ROS 기반 지능형 무인 배송 로봇 시스템의 구현

공성진; 이원창

doi:10.7471/ikeee.2023.27.4.610

ROS 기반 지능형 무인 배송 로봇 시스템의 구현
Implementation of ROS-Based Intelligent Unmanned Delivery Robot System 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.27 no.4, 2023년, pp.610 - 616

공성진 (Dept. of Intelligent Robot Engineering, Pukyong National University) , 이원창 (Dept. of Electronic Engineering, Pukyong National University)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 Robot Operating System(ROS) 기반의 모바일 매니퓰레이터(Manipulator)를 이용한 무인 배송 로봇 시스템을 구현하고 시스템 구현을 위해 사용된 기술에 대해 소개한다. 로봇은 엘리베이터를 이용해 건물 내부에서 자율주행이 가능한 모바일 로봇과 진공 펌프를 부착한 Selective Compliance Assembly Robot Arm(SCARA)-Type의 매니퓰레이터로 구성된다. 로봇은 매니퓰레이터에 부착된 카메라를 이용하여 이미지 분할과 모서리 검출을 통해 배송물을 들어올리기 위한 위치와 자세를 결정할 수 있다. 제안된 시스템은 스마트폰 앱 및 ROS와 연동된 웹서버를 통해 배송 현황을 조회하고 로봇의 실시간 위치를 파악할 수 있도록 사용자 인터페이스를 가지고 있으며, You Only Look Once(YOLO)와 Optical Character Recognition(OCR)을 통해 배송 스테이션에서 배송물과 주소지를 인식한다. 아울러 4층 건물 내부에서 진행한 배송 실험을 통해 시스템의 유효성을 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we implement an unmanned delivery robot system with Robot Operating System(ROS)-based mobile manipulator, and introduce the technologies employed for the system implementation. The robot consists of a mobile robot capable of autonomous navigation inside the building using an elevator and a Selective Compliance Assembly Robot Arm(SCARA)-Type manipulator equipped with a vacuum pump. The robot can determines the position and orientation for picking up a package through image segmentation and corner detection using the camera on the manipulator. The proposed system has a user interface implemented to check the delivery status and determine the real-time location of the robot through a web server linked to the application and ROS, and recognizes the shipment and address at the delivery station through You Only Look Once(YOLO) and Optical Character Recognition(OCR). The effectiveness of the system is validated through delivery experiments conducted within a 4-story building.

주제어

표/그림 (13)

그림 Fig. 1. System configuration. 그림 1. 시스템 구성도
그림 Fig. 2. Robot appearance. 그림 2. 로봇 외형
그림 Fig. 3. System flowchart. 그림 3. 시스템 순서도
그림 Fig. 4. Maps generated through SLAM. 그림 4. SLAM을 통해 작성한 지도
그림 Fig. 5. ROS navigation path of mobile robot. 그림 5. 로봇의 이동 경로
그림 Fig. 6. Manipulator and camera coordinate system. 그림 6. 매니퓰레이터 및 카메라 좌표계
그림 Fig. 7. Object recognition and center tracking. 그림 7. 객체 인식 및 중심 추적
그림 Fig. 8. Corner detection of masked image. 그림 8. 마스킹한 이미지의 모서리 검출
그림 Fig. 9. Navigation path of robot on web server. 그림 9. 웹서버 상에서의 로봇 이동 경로
그림 Fig. 10. The movement process of robot for loading package. 그림 10. 배송물 적재를 위한 로봇의 이동과정
그림 Fig. 11. The movement process of robot for delivery. 그림 11. 배송을 위한 로봇의 이동과정
그림 Fig. 12. Delivery tracking in smart phone application. 그림 12. 스마트폰 앱의 배송 조회
그림 Fig. 13. Package photos in smart phone application. 그림 13. 스마트폰 앱의 배송 사진 조회

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