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ROS를 이용한 드론의 상태 추정과 제어기 설계
State Estimator and Controller Design of an AR Drone with ROS 원문보기

한국정보처리학회 2018년도 추계학술발표대회, 2018 Oct. 31, 2018년, pp.434 - 437  

김관수 (고려대학교 전기전자공학과) ,  강현호 (고려대학교 전기전자공학과) ,  이상수 (고려대학교 전기전자공학과) ,  유성현 (고려대학교 전기전자공학과) ,  이동훈 (고려대학교 전기전자공학과) ,  이동규 (고려대학교 전기전자공학과) ,  김영은 (고려대학교 메카트로닉스) ,  안춘기 (고려대학교 전기전자공학과)

초록
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본 논문에서는 ROS (Robot Operating System)에 대해서 소개하고 ROS를 이용해 드론의 제어기와 필터를 구현해본다. 드론이 강인한 성능을 보이기 위해서는 기체의 상태에 대한 더 정확한 추정이 필요하다. 드론이 기체좌표계로 출력하는 각 축(x축, y축, z축)에 대한 선속도, 선가속도를 더 정확히 추정하기 위해 칼만 필터를 설계하며 칼만 필터를 통과한 상태 변수를 제어 입력으로 하는 PID(Proportional Integral Derivative) 제어기를 설계한다. 실험적인 부분에서는 제어기와 자율 주행 알고리즘을 접목시켜 드론이 자신의 상태를 추정하고 알고리즘을 순차적으로 진행하는 과정을 살펴본다. 마지막으로 알고리즘을 통해 드론의 임무 수행 여부를 살펴보고 정밀한 제어를 위한 추가적인 제어기 설계 방법과 연구 방향을 제시하고자 한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 실험의 목적은 드론이 특정 좌표에 위치할 수 있도록 하는 것이며, 이를 ROS로 구현하였고 그 과정에서 칼만 필터와 PID 제어를 활용하였다. 그리고 실제 드론에 적용 시켰을 때의 결과에 대해서 살펴보고자 한다.
  • 드론이 출력하는 상태 관련 데이터를 칼만 필터에 통과시켜 상태 추정의 정확도를 높였다. 마지막으로 사용한 플랫폼 ROS에 대해 고찰해본다.
  • 칼만 필터는 앞의 식들을 이용해 예측과 업데이트를 진행하며 이를 통해 물체에 대한 더 정확한 상태 추정을 가능하게 한다. 본 논문에서는 드론으로부터 얻어낸 드론의 기체 좌표계 기반 선속도 데이터를 칼만 필터에 보내주어 드론의 선속도 데이터를 보정했다. 보정된 선속도 데이터를 이용해 드론이 움직인 거리를 계산하고 이를 출력하도록 모델링해 거리 기반 레퍼런스를 사용할 수 있도록 했다.
  • 본 논문은 본론, 실험, 결론으로 구성되어 있다. 본론에서는 드론을 구동시키기 위한 ROS와 임무 수행을 위해 필요한 칼만 필터, PID 제어에 관하여 다룬다. 실험에서는 AR Drone을 사용한 구현 및 결과 고찰을 하였다.
  • 본론에서는 드론을 구동시키기 위한 ROS와 임무 수행을 위해 필요한 칼만 필터, PID 제어에 관하여 다룬다. 실험에서는 AR Drone을 사용한 구현 및 결과 고찰을 하였다.
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