수동 RFID와 센서융합을 이용한 장애물 회피 알고리듬

Abstract

이동 로봇의 위치추정 및 장애물 회피는 작업공간 내에서 이동로봇의 경로설정 및 주행제어의 기초가 된다. 또한 로봇의 이동 효율성과 안전한 운행을 위해서는 꼭 필요한 부분이므로 실내공간에서의 이동의 신뢰성 확보를 위하여 현재까지도 많은 연구들이 진행 중에 있다. 본 논문에서는 RFID 수동 태그(Tag)를 이용한 위치추정기반 이동로봇에 소수의 적외선센서와 초음파센서를 부착하여 로봇의 주행을 방해하는 이동 가능한(Removable) 장애물(Obstacle)의 위치를 찾아내어 장애물 회피와 장애물의 위치를 맵(Map)에 업데이트(Update)하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 본 논문에서는 다음과 같은 가정을 하였다. 첫째, 이동 로봇은 실내 환경에 대한 지도를 알고 있다고 가정한다. 둘째, 고정장애물의 RFID 수동태그에는 절대 좌표 및 방위가 저장되어 있다고 가정한다. 셋째, 이동 가능한 장애물의 경우에는 태그에 장애물의 크기 정보와 태그가 장애물 중앙에 있는지에 대한 정보가 입력되어 있다고 가정한다. 넷째, 수동태그의 경우, 인식거리가 길지 않기 때문에 태그인식 영역에서는 이동로봇의 오도메트릭 오차가 없다고 가정한다. 다섯째, 2차원 상에 태그와 리더기 안테나가 존재한다고 가정한다. 여섯째, 유동장애물의 위치는 로봇과 평행하게 위치하며 장애물의크기는 60~90cm 직사각형 형태라고 가정한다. 위와 같은 가정사항을 바탕으로 로봇의 이동을 방해하는 장애물의 정확한 위치를 로봇에 부착된 센서들을 이용해 찾아내며 Fuzzy Logic을 사용하여 로봇의 회피 방향을 결정하며, 이를 바탕으로 장애물의 위치를 맵 업데이트 및 경로계획을 수정한다. 본 논문에서는 이와 같이 장애물 회피기술 및 위치인식 기술 검증을 위해 이동로봇을 이용한 실험을 실시하였으며, 그 성능의 효율성을 확인하였다.; This paper presents a removable-obstacle avoidance algorithm using RFID tags, ultra-sonic sensors and infrared-rays sensors in indoor environments. The fuzzy controller is used to determine the obstacle avoidance direction. To achieve the purpose, the proposed algorithm should process the following 4 steps. At the first step, it’s decides` whether an obstacle is located the moving direction of the robot’s motion using ultra-sonic sensor. At the second step, detection of obstacle edge using infrared-rays sensors are proceeded. At the third step, a robot rotates its RFID antenna to detect the angle between is the directions of the identified tag and obstacle position. Finally, the map update and modification of the planned path are achieved. The algorithm is tested by computer simulations and implemented on a mobile robot. The results show effectiveness of the proposed algorithm with sensor fusion and suggest possible application to navigation of a mobile robot.