초록 ▼

연구목표
본 연구는 상호협동과 감시 작업을 위하여 소형로봇을 특정 위치에 전개시키고 지휘하는 Supervisor 로봇과 다수의 소형 자율이동로봇을 모듈형식으로 개발하고, 작업설계를 하며, 로봇 팀에 작업을 부과하는 것이다. 여기서 각 로봇은 제한된 센싱, 계산, 그리고 통신기능 만을 가진다. 그러나 다른 로봇들과의 정보공유 등 협동에 의해서, 그들은 유용한 많은 작업들을 수행할 수 있다. 여기서 특히 고려 되어야하는 사항으로는 서로 협동하여 작업 영역을 분할하고, 주위를 탐색하고, 환경 지도를 만들고, 경로계획을 하여 주어진

연구목표
본 연구는 상호협동과 감시 작업을 위하여 소형로봇을 특정 위치에 전개시키고 지휘하는 Supervisor 로봇과 다수의 소형 자율이동로봇을 모듈형식으로 개발하고, 작업설계를 하며, 로봇 팀에 작업을 부과하는 것이다. 여기서 각 로봇은 제한된 센싱, 계산, 그리고 통신기능 만을 가진다. 그러나 다른 로봇들과의 정보공유 등 협동에 의해서, 그들은 유용한 많은 작업들을 수행할 수 있다. 여기서 특히 고려 되어야하는 사항으로는 서로 협동하여 작업 영역을 분할하고, 주위를 탐색하고, 환경 지도를 만들고, 경로계획을 하여 주어진 임무를 완벽하게 수행하는 것이다.
연구내용
다수의 이동로봇들로 구성된 다중 잉여 로봇시스템(Multi redundant robot system)은, 전체 시스템이 소수의 에러에 민감하지 않으므로, 한 개의 이동로봇 시스템에 비하여 실재로 주어진 목표에 보다 효과적으로 대응할 수 있다. 다중 로봇시스템은 이러한 신뢰도 측면의 장점뿐만 아니라, 더 나은 성능의 로봇 시스템 구성에도 기여할 수 있다. 그러나 이러한 성능향상을 위하여, 다중 이동로봇 시스템 설계는 새로운 여러 가지 문제를 해결하여야 한다.
본 연구에서는 특히 모듈화(Modular)의 개념을 다중 로봇의 설계에서 중요한 문제로 인식하여 각 모듈을 개발하였고, 여기서 모듈은 각 로봇에 필요한 기능들로 이루어졌다. 이러한 다중 이동로봇 시스템 개발에서 각 모듈을 만들고, 작업 영역을 분할하고, 주위를 탐색하고, 환경 지도를 만들고, 경로계획을 하고, 작업 설계문제를 해결하고, 특별한 작업을 다중 로봇 팀에 지시하여 그것을 성취하도록 함으로써 완성하였다.
연구성과
본 연구에서는 자율적인 모듈형 다중 로봇 시스템의 개발을 위하여 Main processor, 통신, IR 센서를 사용한 장애물 감지, 원거리와 단거리장애물 감지를 위한 초음파 센서, 비젼 센서, 모터 제어, 그리고 Localization을 위한 8개 Subsystem 모듈을 개발, 조립, 장착하였다. 그리고 작업 영역을 분할하고, 주위 환경을 탐색하고, 환경 지도를 만들고, 경로계획을 하고, 작업 설계문제를 해결하고, 특별한 작업을 다중 로봇 팀에 지시하여 그것을 성취하도록 하였다. 특히 초음파 센서를 이용한 모듈형 이동로봇의 Mapping 및 Localization을 수행하였다.
그리고 이 분야에서는 처음으로 모듈로봇의 탐색영역 확장을 위한 작업영역 분할 알고리즘으로 신경 회로망 중에서 Hopfield network을 사용하여 좋은 결과를 얻을 수 있었고 이는 외국 SCI 저널에서 출판 되었다. 그리고 모듈로봇의 전역경로계획 알고리즘을 위하여 신경 회로망 중에서 Self-organizing feature map을 사용하여 독창적인 결과를 얻음으로서 현제 외국 SCI 저널에서 심사 중에 있다.
본 연구에 의한 결과는 출판된 논문으로는 국외 SCI 저널에 1편, 국내 저널에 1편, 그리고 국내 학술대회에 6편이 발표된 바 있다. 또한 현재 심사가 진행중인 논문으로는 국외 SCI 저널에 1편, 국내 저널에 2편이 있다.

Abstract ▼

Purpose of Research
This research concerns the development and experiment of multiple autonomous mobile robots for collaborative surveillance tasks. Each of the robots has only limited sensing, computation, and communication capabilities. However, by collaborating with other robots, they can stil

Purpose of Research
This research concerns the development and experiment of multiple autonomous mobile robots for collaborative surveillance tasks. Each of the robots has only limited sensing, computation, and communication capabilities. However, by collaborating with other robots, they can still perform useful tasks. The task that we are going to consider is collaborative mapping and exploration inside buildings or outside environments.
Contents of Research
Multiple redundant robots which are constituted by many autonomous mobile robots provide more reliable solutions to real-world tasks than a single agent because the overall system is less sensitive to failure. Reliability, however, is not the only benefit multi-robot systems offer; multi-robot teams can provide significant performance advantages as well. In order to realize increased performance however, the system designer must address a number of new challenges presented by the multi-robot domain.
The concept of modularity also play an important rule in the design of the robot team. Here the modules are the individual robot functions and the design task addresses the problem of determining how many robots to use and what kind of capabilities to select on different robots such that overall team is capable of completing task. Multi redundant robots research address these design issues and illustrates them with the specific example of the multi-robot team.
Effectiveness of Research
These researches can be applied to guarantee accessibility through not only exterior/interior environment such as automation factory, battle field, atomic power plant, and dangerous situation but also narrow passageways as air ducts, the robots have to be variety sizes from very small modular robot as approximately 10x10x10cm to supervisor robot as automotive guided vehicle used in factory. Especially, this small size puts severe weight and power limitations on the design of the robots. To overcome these limitations, we are going to develop a modular system in which modules with different sensing, computation, and communication capabilities can be combined into a complete robot that is specifically designed for a given task.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• Ⅲ. 연구내용...6
• 1. 서론...6
• 2. 연구방법 및 이론...7
• 2.1 서론...7
• 2.2 다중 모듈형 이동로봇 시스템의 구성...8
• 2.3 모듈로봇 Subsystem...8
• 3. 결과 및 고찰...12
• 3.1 모듈형 다중 로봇의 개발...12
• 3.2 초음파 센서를 이용한 모듈형 이동로봇의 Mapping 및 Localization...14
• 3.3 모듈로봇의 탐색영역 확장을 위한 작업영역 분할 알고리즘...17
• 3.4 모듈로봇의 전역경로계획 알고리즘...23
• 4. 결론...29
• 5. 인용문헌...29