초록 ▼

연구개요
실외 응용에 비해 실내 응용을 목적으로 하는 서비스 로봇들은 한정된 공간 내부에서 고수준의 서비스를 제공하기 위해 매우 높은 수준의 위치 추정 성능이 요구된다. 기존의 위치 추정 기법들은 로봇 시스템을 이동시키고 일정 시간이 경과하여야 최초의 로봇 위치를 추정할 수 있는 문제점을 가지고 있으며, 급격한 이동이 발생하는 경우(kidnapping) 위치 추정이 불가능해질 수 있다. 이에 본 연구에서는 초기위치 추정 및 고정밀의 실내 위치 추정을 위하여 2D 레이저 거리 측정기와 카메라를 함께 이용하는 새로운 천장 지향 위

연구개요
실외 응용에 비해 실내 응용을 목적으로 하는 서비스 로봇들은 한정된 공간 내부에서 고수준의 서비스를 제공하기 위해 매우 높은 수준의 위치 추정 성능이 요구된다. 기존의 위치 추정 기법들은 로봇 시스템을 이동시키고 일정 시간이 경과하여야 최초의 로봇 위치를 추정할 수 있는 문제점을 가지고 있으며, 급격한 이동이 발생하는 경우(kidnapping) 위치 추정이 불가능해질 수 있다. 이에 본 연구에서는 초기위치 추정 및 고정밀의 실내 위치 추정을 위하여 2D 레이저 거리 측정기와 카메라를 함께 이용하는 새로운 천장 지향 위치 추정 시스템에 대한 연구를 수행한다. 먼저, 초기 운행 시 이차원 레이저 거리 측정기를 이용해 천장 전역에 대한 높이 정보를 스캔할 수 있는 효율적인 기구를 개발하고 이를 기반으로 위치 추정을 수행하는 방법을 개발한다. 또한 위치 추정의 정밀도와 정확도를 향상시키기 위한 새로운 SLAM 기술을 개발한다.

연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 기존 비전 기반 위치 추정 방식의 한계인 특징점 측위의 스케일 문제와 kidnapping 문제를 해결하기 위하여 레이저 거리 측정기와 비전 센서의 상보적 융합 형태의 새로운 형태의 고정밀 측위 시스템을 개발하였다. 먼저 정밀 제어되는 레이저 센서 회전 모듈을 설계하고 계측 왜곡을 보상하기 위한 알고리즘을 고안하였으며 카메라와 레이저 센서간 좌표계를 정렬하는 방법을 개발하였다. 레이저 계측점군에서 천장 이외의 계측 점을 제거하고 벽면과 천정으로 점군을 분할한 후 천장점군과 천장의 경계를 의미하는 벽 점군을 기반으로 3차원 점군을 2차원 평면 정보로 변환하고, 도면정보와의 비교를 통해 로봇의 위치를 추정하였다. 이러한 위치 추정 기술은 촬영된 각 프레임 간의 변화를 기반으로 동작하는 SLAM 기반의 위치 추정 기법이 작동하기 이전에 별도의 로봇 이동 없이 시스템이 가동된 직 후 즉각적으로 위치 추정을 수행할 수 있게 하는 기술이다. 또한 특징들 중에서 이상치에 해당하는 특징이 다수 존재할 경우 특징점 정합과 이에 따른 모션 추정에서 상대적으로 큰 오차가 발생하는데 이러한 문제를 극복하기 위해 RAFSet이라는 새로운 특징 구조를 제안하고 이를 이용해 정확성이 높은 SLAM 방안을 제안하였다.

연구개발결과의 중요성
제안된 연구의 성과물은 실내 구동이 요구되는 다양한 지능형 로봇 시스템의 위치추정 및 자율주행 기능으로써 직접적 활용이 될 수 있다. 특히 시스템이 가동된 직후 정확한 위치 추정이 요구되는 응용, 높이가 일정하지 않은 천장이나 높낮이가 있는 구조물이 존재하는 천장에서의 응용, 고정밀의 위치 추정이 요구되는 응용 등에서 기존 기술들과 큰 차별화를 이룰 수 있을 것으로 예상한다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 9
• 4. 참고문헌 ... 10
• 5. 연구성과 ... 10
• 끝페이지 ... 12