비행 및 자율주행을 위한 폼체인지 메커니즘 기반 하이브리드 드론 로봇의 설계 (Design of a Hybrid Drone Robot with Form-Change Mechanism for Flight and Autonomous Navigation)

서지정보

· 발행기관 : 한국지능시스템학회
· 수록지 정보 : 한국지능시스템학회 논문지 / 35권 / 2호 / 177 ~ 184페이지
· 저자명 : 김기원, 도현환, 김용태

초록

본 논문에서는 기존 드론과 자율주행 로봇의 한계를 극복하기 위해 공중과 지상 이동이 모두 가능한 하이브리드 드론 로봇 시스템을 제안한다. 기존 드론은 공중에서의 높은 기동성을 제공하지만 지상 환경에서는 활용이 제한되며, 자율주행 로봇은 지상 이동성이 뛰어나지만 협소한 공간이나 장애물 환경에서 제약을 받는다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 GPS 기반의 비행 모드와 SLAM 기반의 자율주행 모드를 결합한 드론 로봇 플랫폼을 설계하였다. 또한, 기계적 폼체인지 기법을 적용하여 주행 모드와 비행 모드 간의 원활한 전환이 가능하도록 구현하였다. 제안한 시스템의 성능을 검증하기 위해 실내외 환경에서 다양한 실험을 수행하였다. 실외 비행 실험에서는 GPS 기반 경로 비행이 안정적으로 수행됨을 확인하였으며, 실내 자율주행 실험에서는 2D LiDAR 및 SLAM 알고리즘을 활용한 실시간 지도 작성 및 장애물 회피 성능을 실험으로 검증하였다. 본 연구는 공중과 지상을 자유롭게 넘나들며 이동할 수 있는 차세대 로봇 플랫폼의 가능성을 실험적으로 입증하였으며, 이를 통해 실용적인 응용으로 확장될 수 있을 것으로 기대된다.

영어초록

In this paper, we propose a hybrid drone robot system capable of both air and ground movement to overcome the limitations of existing drones and autonomous robots. Existing drones provide high maneuverability in the air, but their use is limited in ground environments, and autonomous robots have excellent ground mobility, but they are limited in narrow spaces or obstacle environments. To solve this problem, this study designed a drone robot platform that combines GPS-based flight mode and SLAM-based autonomous driving mode. In addition, a mechanical shape transformation technique is applied to enable smooth transition between driving mode and flight mode. To verify the performance of the proposed system, various experiments were conducted in indoor and outdoor environments. In the outdoor flight experiment, it is confirmed that GPS-based path flight is performed stably, and in the indoor autonomous driving experiment, real-time map creation and obstacle avoidance performance using 2D LiDAR and SLAM algorithm were experimentally verified. This study experimentally demonstrate the possibility of a next-generation robot platform that can freely move between air and ground, and it is expected that it can be expanded into practical applications.

참고자료

· 없음