비전기반 위상학적 지도 구축을 위한 자율로봇 탐험

Abstract

본 논문에서는 모바일 로봇이 작업 환경에 대한 위상학적 지도 정보 생성을 스스로 수행하기 위한 자율탐험 알고리즘을 소개한다. 위상학적 지도는 영상 정보를 포함하는 노드와 연결되어 있는 노드들과의 상대적인 거리 정보를 포함하는 엣지로 구성되어 있다. 탐험의 방법은 프론티어 기반(frontier- based)의 기반으로 수행한다. 자율탐험을 위해 현재 위치에서 얻은 점유 폴라 히스토그램(occupancy polar histogram, OPH)에서 추출한 최소한의 정보인 프론티어의 정보만 노드에 포함시킨다. 위상학적으로 연결된 노드들에 포함된 데이터를 기반으로 로봇의 자기 위치 추정을 통해 현재의 위치를 추정한다. 현재 위치가 추정 되지 않을 때에는 OPH에서 얻은 정보만을 사용해 진행 방향을 결정한다. 현재의 위치가 추정되면 정보이론(information theory)을 이하여 가장 많은 정보를 포함하고 있는 목적지를 결정하여, 효율적인 탐험을 수행한다. 제안한 알고리즘을 실제 환경에서의 실험을 통해 완성된 위상학적 지도와 각 단계 별로 순차적인 결과를 제시한다. 제안한 알고리즘과 다른 알고리즘의 비교를 통해 제안한 알고리즘의 우수성을 검증한다.