[논문]SLAM 기술을 활용한 저가형 자율주행 배달 로봇 시스템 개발

이동훈; 박제현; 정경훈

doi:10.14372/iemek.2023.18.5.249

[국내논문] SLAM 기술을 활용한 저가형 자율주행 배달 로봇 시스템 개발
Development of Low Cost Autonomous-Driving Delivery Robot System Using SLAM Technology 원문보기

대한임베디드공학회논문지 = IEMEK Journal of embedded systems and applications, v.18 no.5, 2023년, pp.249 - 257

이동훈 (Kookmin University) , 박제현 (Kookmin University) , 정경훈 (Kookmin University)

Abstract ▼ AI-Helper

This paper discusses the increasing need for autonomous delivery robots due to the current growth in the delivery market, rising delivery fees, high costs of hiring delivery personnel, and the need for contactless services. Additionally, the cost of hardware and complex software systems required to build and operate autonomous delivery robots is high. To provide a low-cost alternative to this, this paper proposes a autonomous delivery robot platform using a low-cost sensor combination of 2D LIDAR, depth camera and tracking camera to replace the existing expensive 3D LIDAR. The proposed robot was developed using the RTAB-Map SLAM open source package for 2D mapping and overcomes the limitations of low-cost sensors by using the convex hull algorithm. The paper details the hardware and software configuration of the robot and presents the results of driving experiments. The proposed platform has significant potential for various industries, including the delivery and other industries.

주제어

표/그림 (18)

그림 그림 1. 배달 로봇 플랫폼 Fig. 1. Delivery robot platform
그림 그림 2. 2차원 라이다 YDLIDAR X4 Fig. 2. 2D LIDAR YDLIDAR X4
그림 그림3. 깊이 카메라 D435i Fig. 3. Depth Camera D435i
그림 그림 4. 추적 카메라 T265 Fig. 4. Tracking Camera T265
그림 그림 5. 배달 로봇 설계 구성 및 제어 흐름도 Fig. 5. Delivery Robot design composition and Control Flowchart
표 표1. 제어부 구성 Table 1. Control part configuration
그림 그림 6. 깊이 카메라로 작성한 제한된 구역의 3차원 지도 Fig. 6. 3D mapping of restricted area by depth camera
그림 그림 7. 부정확한 지도 작성으로 발생한 경로 오류 (a) 시작점 (S)로부터 도착점 (E)까지의 잘못된 경로 (b) 시작점 (S)로부터 도착점 (E)까지의 올바른 경로 Fig. 7. Path error caused by incorrect mapping. (a) Incorrect path from starting point (S) to destination (E), (b) Correct path from starting point (S) to destination (E).
그림 그림 8. 난간에 의한 이차원 지도 왜곡 Fig. 8. 2D map distortion cause of handrail
그림 그림 9. (a) 라이다 레이저 스캔 데이터로 제작된 2차원 지도 (b) 미인식 영역의 컨벡스 헐 알고리즘에 보정된 이차원 지도 Fig. 9. (a) 2D map using laser scan data of LIDAR, (b) Calibrated 2D map with Convex hull for unrecognized areas.
그림 그림 10. 루프 폐쇄 검출의 예시 Fig. 10. Example of loop-closure detection
그림 그림 11. 이차원 라이다를 이용한 국소 비용 지도 Fig. 11. Local cost map using 2D LIDAR
그림 그림 12. 속도 입력으로부터 바퀴까지의 제어 흐름도 Fig. 12. Control flow diagram from the input of velocity to the wheels.
그림 그림 13. 배달 로봇의 실내 지도작성 성능 (a) 미래관 6층 평면도 (b) 자율 주행 배달 로봇이 생성한 지도 (c) (a)와 (b)를 교차한 지도. Fig. 13. Indoor mapping performance of self-driving delivery robots. (a) The floor plan of the 6-th floor of mirae hall. (b) The indoor map produced by autonomous delivery robot. (c) The overlapping map of (a) and (b)
그림 그림 14. 배달 로봇의 실외지도 작성 성능 Fig. 14. Outdoor mapping performance of delivery robots.
그림 그림 15. 기준 경로와 실제 경로와의 비교 Fig. 15. Comparison of the reference path and real path
표 표 2. 배달 로봇의 실내주행 실험 결과 Table 2. Indoor driving experiment result of delivery robot
표 표 3. 배달 로봇의 실외주행 실험 결과 Table 3. Outdoor driving experiment result of delivery robot

참고문헌 (21)

S. Srinivas, S. Ramachandiran, S. Rajendran, "Autonomous Robot-driven Deliveries: A Review of Recent Developments and Future Directions," Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review, Vol. 165, 2022.？
S. l. Choi, D. H. Kim, J. Y. Lee, S. H. Park, B. S. Seo, B. J. Park, B. Y. Song, J. B. Kim, W. P. Yu, J. I. Cho, "Trends and Implications of Logistics/delivery Robots in the era of the 4th Industrial Revolution," ETRI Electronics and Telecommunications Trends, Vol. 34, No. 04, pp. 98-107, 2019 (in Korean).？
J. E. Ryu, N. J. Baeck, J. W. Jun, G. S. Cho, "A Study on the Development of Safety Requirements Using a Support Model by Raising the Supporting Muscles of a Delivery Robot," Journal of the Korea Academia-Industrial Cooperation Society, Vol. 22, No. 09, pp. 10-18, 2021 (in Korean).？
Available on :https://www.hani.co.kr/arti/economy/consumer/1003202.html？
Available on : https://www.news1.kr/articles/?4464961？
Available on : https://www.serverobotics.com/ouster-and-serve？
Available on : https://ouster.com/blog/os1-32-high-resolution-low-cost-lidar-sensor/？
Available on : https://www.robosense.ai/en/news-show-1561？
Available on : https://www.roscomponents.com/en/31_robosense？
M. Labbe, F. Michaud "RTAB-map as an Open-source Lidar and Visual SLAM Library for Large-scale and Long-term Online Operation," J Field Robot, Vol. 36, No. 2, pp. 416-446, 2019.？
D. Hutabarat, M. Rivai, D. Purwanto, H. Hutomo, "Lidar-based Obstacle Avoidance for the Autonomous Mobile Robot," 2019 12th International Conference on Information & Communication Technology and System (ICTS), pp. 197-202, 2019.？
E. Tsykunov, V. Ilin, S. Perminov, A. Fedoseev, E. Zainulina, "Coupling of Localization and Depth Data for Mapping Using Intel RealSense T265 and D435i Cameras," arXiv, Vol, 2004.00269, 2020.？
P. Hausamann, C. B. Sinnott, M. Daumer, "Evaluation of the Intel RealSense T265 for Tracking Natural Human Head Motion," Sci Rep Vol. 11, No. 1, 2021.？
Available on : https://www.intel.co.kr/content/www/kr/ko/products/sku/214591/intel-nuc-10-performance-kit-nuc10i5fnhn/specifications.html？
Available on : https://www.mdrobot.co.kr/BLDCMotorDCstore/?idx264？
Available on : https://www.mdrobot.co.kr/BLDCMotordriverDCstore/?idx156？
M. M. Rahman, K. Ishii, N. Noguchi, "Optimum Harvesting Area of Convex and Concave Polygon Field for Path Planning of Robot Combine Harvester," Intel Serv Robotics, Vol. 12, pp 167-179, 2019.？
S. J. Baek, A. H. Kim, J. W. Kim, "Implementation of Wheelchair Robot Applying SLAM and Global Path Planning Methods Suitable for Indoor Autonomous Driving," IEMEK J. Embed. Sys. Appl., Vol. 16, No. 6, pp. 293-297, 2021.？
E. W. Dijkstra, "A Note on Two Problems in Connection with Graphs," Numerische Mathematic, June, 1959.？
D. Fox, W. Burgard, S. Thrun, "The Dynamic Window Approach to Collision Avoidance," IEEE Robotics and Automation Magazine, Vol. 4, No. 1, pp. 23-33, 1997.？

상세보기
J. Y. Heo, H. G. Cho, N.J. Doh, "Precise Visual Loop Closure Detection for LiDAR-based SLAM," Summer Annual Conference of Institute of Electronics and Information Engineers, Jeju, Korea, pp. 938-939. 2019 (in Korean).

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증