초록 ▼

□ 연구개요
기존 EKF방법을 이용한 로봇의 위치평가 방법의 한계점인 선형화에 따른 문제점 및 Jacobian 계산 문제 등을 해결하여 수렴성 및 신뢰성이 개선되는 옥외용 로봇의 Unscented Kalman Filter(UKF)기반 옥외 위치평가방법을 개발하고 이를 고도차가 존재하는 넓은 경사지에서도 효과적으로 로봇의 위치를 평가 할 수 있는 옥외용 3차원 UKF 기반 localization으로 확장함. 아울러 기존 인간추종 방법에서는 해결하지 못한 장애물이 다수 존재하는 환경에서도 효과적으로 인간의 위치를 인식하는 방법을

□ 연구개요
기존 EKF방법을 이용한 로봇의 위치평가 방법의 한계점인 선형화에 따른 문제점 및 Jacobian 계산 문제 등을 해결하여 수렴성 및 신뢰성이 개선되는 옥외용 로봇의 Unscented Kalman Filter(UKF)기반 옥외 위치평가방법을 개발하고 이를 고도차가 존재하는 넓은 경사지에서도 효과적으로 로봇의 위치를 평가 할 수 있는 옥외용 3차원 UKF 기반 localization으로 확장함. 아울러 기존 인간추종 방법에서는 해결하지 못한 장애물이 다수 존재하는 환경에서도 효과적으로 인간의 위치를 인식하는 방법을 개발하고, 이를 3D UKF 위치평가 방법과 통합하여 효과적으로 인간을 추종할 수 있는 GPS기반 인간추종 방법을 개발하였으며 실제 환경 실험으로 그 성능을 평가함.

□ 연구 목표대비 연구결과
UKF 기반 로봇의 위치평가 방법의 기본 알고리즘을 개발하고 이를 고도차에 의해 기존 EKF방법으로는 오차가 심하게 발생할 수 있는 옥외 환경에 적용 가능한 3차원 UKF 기반 localization 방법으로 확장하고 실제 실험을 통하여 위치평가 우수성을 검증하였음. 또한 장애물 환경에서 인간의 위치 인식이 불가능 한 것을 해결하기 위해 GPS기반 인간위치 인식 방법을 개발하였으며, 이를 바탕으로 인간의 이동궤적을 형성하고 그 궤적을 추종하는 인간추종 방법을 개발하였음. 이 과정에서 직접 추종 및 궤적추종 방법을 개발하여 두 방법을 적절히 적용함으로써 인간추종 시 장애물 회피를 효과적으로 수행 할 수 있음을 실험적으로 검중하였음. 개발된 UKF 기반 3D localization 및 인간추종 기술은 서비스로봇 분야의 핵심 실용화 기술로서 국내 서비스 로봇 산업 활성화 계기가 될 것임. 1, 2차 년도에는 UKF 기반 localization 방법을 개발하고 실험을 통하여 검증하였으며, 3차 년도에는 장애물 환경에서 인간추종을 위한 인간위치인식, 궤적생성 및 추종 기술을 개발하였음. 또한 localization 기술과 인간추종 기술을 통합하여 넓은 경사지에서 로봇이 인간을 효과적으로 추종할 수 있음을 실험적으로 검증함으로써 옥외용 서비스 로봇에 개발에 실질적으로 응용할 수 있는 기술 개발을 성공하였음.

□ 연구개발결과의 중요성
기존의 2D localizaqtion 방법은 고도차에 의한 오차가 심하게 발생하여 옥외 환경에 부적합한 문제를 해결하는 3차원 UKF 기반 localization 방법은 다양한 옥외용 로봇의 위치인식에 핵심적인 기술로 이용될 수 있음. 또한 기존기술의 문제점인 장애물 환경에서 인간의 위치 인식 불량으로 인해 인간 추종이 어려운 문제를 해결하는 GPS기반 인간위치인식 및 인간추종 기술은 서비스 로봇의 실용화에 있어서 가장 중요한 기술이 될 수 있음. 따라서 본 연구개발의 성과인 UKF 기반 3D Localization, 경로추적 및 인간추종 기술은 서비스로봇 분야의 핵심 실용화 기술로서 국내 서비스 로봇 산업 활성화 계기가 될 것임.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구의 개요 및 필요성 ... 4
• 1.2 기존기술의 문제점 및 해결방법 ... 4
• 1.3 연구목표 및 수행 방법 ... 7
• 2. 연구수행내용 및 연구 결과 ... 8
• 2.1 UKF 2차원 위치평가 ... 8
• 2.1.1. 개요 ... 8
• 2.1.2. UKF 기반 로봇 위치평가 ... 9
• 2.1.3 실험 및 결과 ... 14
• 2.2 EKF 기반 3차원 위치평가 ... 22
• 2.2.1 위치평가 방법 ... 23
• 2.2.2 위치 평가 결과 ... 27
• 2.3 UKF 기반 3차원 위치평가 ... 34
• 2.3.1 UKF 3차원 위치평가 방법 ... 34
• 2.3.2 UKF 3차원 위치평가 결과 ... 39
• 2.4 경위도 좌표계 기반 3D localization ... 46
• 2.4.1 필요성 ... 46
• 2.4.2 위치평가 방법 및 결과 ... 46
• 2.5 인간 추종 로봇 기술 개발 ... 48
• 2.5.1. 인간 추종 로봇 시스템 구성 ... 48
• 2.5.2. 궤적 생성 및 추종 방식 ... 49
• 2.5.3. 경로 평활화 ... 50
• 2.5.4 인간 추종 방법 ... 51
• 2.5.5 실험 및 고찰 ... 53
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 61
• 4. 참고문헌 ... 64
• 5. 연구성과 ... 68
• 끝페이지 ... 68