[공학] 퍼지를 이용한 자율 이동 로봇의 이동 경로 추종 및고속 정밀 제어(Moving Path following and High Speed Precision Control of Autonomous Mobile Robot Using Fuzzy)

소개글

본 연구에서는 일반적인 두 바퀴 이동 로봇(2 wheel mobile robot)에 대한 동역학적 모델링을 통해 제한 조건을 구하고, 추종 제어기의 속도 출력을 퍼지 속도 제한 제어기의 입력으로 하여 회전 운동 시에 발생할 수 있는 미끄러짐이나 전복 현상을 막고 직선 운동 시에는 빠른 속도로 이동할 수 있도록 하는 것이 목표이다.
경로 추종을 위해서는 로봇이 이동하고자 하는 경로가 추종 목표로 설정되어야 한다. 본 연구에서는 어떤 외부 환경의 기하학적 지도를 가지고 있지 않은 상태에서 적외선 센서를 이용한 라인 추종 이동 로봇에 퍼지 추종 제어기와 퍼지 속도 제한 제어기를 적용하였다.
라인 추종 이동 로봇은 명암 차이가 확연한 바닥과 라인에 적외선을 방출하여 이에 반사되는 적외선의 양을 적외선 수광 센서를 이용하여 받아 들여 라인의 위치를 알아내고 로봇 적외선 센서 중심과 라인과의 위치 차이를 오차 값으로 하여 양 모터의 속도를 제어함으로서 라인을 따라가도록 하는 로봇이다. 이러한 라인 추종 이동 로봇의 빠른 이동을 위해서는 특히 적외선 센서 처리 기술이 중요하다. 센서부 중심과 라인과의 위치 오차를 제어기의 입력으로 사용하기 위해서 가중치를 부여하여 평균을 내는 방법인 WAM(Weight Average Method) 을 제안하고 이를 이용하였다

목차

1. 서 론
2. 라인 추종 이동 로봇의 기구학
3. 퍼지 라인 추종 제어기
4. 퍼지 최적 속도 제한 제어기
5. 실제 구현 및 결과
6. 결론 및 향후 연구 과제
참 고 문 헌

본문내용

이동 로봇의 경로 생성(path planning)과 경로 추종(path tracking)은 많은 연구가 진행되어 왔으며 이를 이용한 장애물 회피(avoid obstacle)에 관한 다양한 방법들이 제시되고 있다. 연구용 및 산업용으로 개발되는 이동 로봇 뿐만 아니라 가정용 또는 오락용으로의 로봇 개발이 활성화 되면서 로봇의 이동 성능 향상을 위한 동역학적인 제한 조건을 고려하여 최적의 이동 성능을 끌어내기 위한 연구가 요구되고 있다.
접수일자 : 2004년 10월 1일
완료일자 : 2004년 11월 24일
감사의 글 :
본 연구에서는 일반적인 두 바퀴 이동 로봇(2 wheel mobile robot)에 대한 동역학적 모델링을 통해 제한 조건을 구하고, 추종 제어기의 속도 출력을 퍼지 속도 제한 제어기의 입력으로 하여 회전 운동 시에 발생할 수 있는 미끄러짐이나 전복 현상을 막고 직선 운동 시에는 빠른 속도로 이동할 수 있도록 하는 것이 목표이다.
경로 추종을 위해서는 로봇이 이동하고자 하는 경로가 추종 목표로 설정되어야 한다. 본 연구에서는 어떤 외부 환경의 기하학적 지도를 가지고 있지 않은 상태에서 적외선 센서를 이용한 라인 추종 이동 로봇에 퍼지 추종 제어기와 퍼지 속도 제한 제어기를 적용하였다.
라인 추종 이동 로봇은 명암 차이가 확연한 바닥과 라인에 적외선을 방출하여 이에 반사되는 적외선의 양을 적외선 수광 센서를 이용하여 받아 들여 라인의 위치를 알아내고 로봇 적외선 센서 중심과 라인과의 위치 차이를 오차 값으로 하여 양 모터의 속도를 제어함으로서 라인을 따라가도록 하는 로봇이다. 이러한 라인 추종 이동 로봇의 빠른 이동을 위해서는 특히 적외선 센서 처리 기술이 중요하다. 센서부 중심과 라인과의 위치 오차를 제어기의 입력으로 사용하기 위해서 가중치를 부여하여 평균을 내는 방법인 WAM(Weight Average Method) 을 제안하고 이를 이용하였다.

참고 자료

[1] Jyh-Shing Roger Jang, Chuen-Tasi Sun, "Neuro-Fuzzy and Soft Computing", Prentice-Hall International, Inc, 1997
[2] 김용수, “MATLAB 입문과 활용”, 높이깊이, pp 15-367, 2002
[3] 이상배, “퍼지-뉴로제어 시스템”, 교학사, pp. 3-108, 1999.
[4] 김은석, 주기세, “퍼지를 이용한 자율이동로봇의
이동경로 추종”, 한국정밀공학회지 제17권 제5호, 2000.
[5] 강훈, 심귀보, “지능 정보 시스템”, 대영사, pp 1-60, 2001.
[6] 김종환, “로봇축구 시스템”, 대영사, 2000
[7] 변증남, “퍼지 논리 제어”, 흥릉출판사, 1997