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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김동환
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수21
이 논문의 연구 히스토리 (4)
2020
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본 연구에는 태양광 패널을 효율적으로 청소하기 위해 패널 위에서 자율주행이 가능하며, 위치 측위 알고리즘을 통해 위치 제어가 가능한 로봇을 제안한다. 먼저, 경사진 패널 위에서 미끄러지지 않고 원하는 방향으로 주행할 수 있는 진공 흡착 패드를 부착한 모바일 형 로봇 시스템을 개발하였다. 로봇에 초음파 센서를 부착해 패널 외각을 감지할 수 있도록 하였고, 관성측정장치(IMU)를 이용하여 로봇이 원하는 방향으로 회전이 가능하도록 하였다. 또한 옵티컬 플로우 센서를 이용하여 로봇의 속도를 측정할 수 있도록 하였다.
다음으로, 로봇의 실시간 위치 측위가 가능한 환경을 개발하였다. 로봇의 비선형 시스템을 모델링 하여 상태 공간을 정의 하였고 확장 칼만 필터를 설계하였다. 확장 칼만 필터의 입력 값으로 모터의 엔코더로 측정된 양 바퀴의 속도, 옵티컬 플로우 센서에서 측정된 로봇 중심의 속도 값, IMU로 측정된 패널 위 로봇의 heading 각을 통해 센서를 융합하여 위치측위가 가능한 알고리즘을 개발하였다.
위치 측위 환경을 기반으로, 로봇이 패널 위를 이탈하지 않고 주행 각도를 유지하며 자율주행하며, 로봇이 특정 지점으로 위치 제어 할 수 있는 알고리즘을 개발하였다.
마지막으로, 이러한 알고리즘이 정상적으로 동작되는지 검증하기 위해 실제 위치와 비교하여 오차를 측정하였다. 제안된 알고리즘을 사용한 위치 에러는 확실히 작고, 신뢰할 만한 결과를 보였다.
다음으로, 로봇의 실시간 위치 측위가 가능한 환경을 개발하였다. 로봇의 비선형 시스템을 모델링 하여 상태 공간을 정의 하였고 확장 칼만 필터를 설계하였다. 확장 칼만 필터의 입력 값으로 모터의 엔코더로 측정된 양 바퀴의 속도, 옵티컬 플로우 센서에서 측정된 로봇 중심의 속도 값, IMU로 측정된 패널 위 로봇의 heading 각을 통해 센서를 융합하여 위치측위가 가능한 알고리즘을 개발하였다.
위치 측위 환경을 기반으로, 로봇이 패널 위를 이탈하지 않고 주행 각도를 유지하며 자율주행하며, 로봇이 특정 지점으로 위치 제어 할 수 있는 알고리즘을 개발하였다.
마지막으로, 이러한 알고리즘이 정상적으로 동작되는지 검증하기 위해 실제 위치와 비교하여 오차를 측정하였다. 제안된 알고리즘을 사용한 위치 에러는 확실히 작고, 신뢰할 만한 결과를 보였다.
목차
I. 서 론 11. 연구 배경 12. 관련 연구 조사 33. 연구 목적 4II. 시스템 구성 61. 실험 환경 구성 62. 관성측정장치 83. 옵티컬 플로우 센서 10III. 위치 측위 알고리즘 121. 로봇 시스템 모델링 122. Extended Kalman filter를 이용한 위치 측위 알고리즘 14IV. 주행 알고리즘 181. 자율주행 알고리즘 182. 목표 지점 이동 알고리즘 21V. 실험 결과 231. Heading 각 제어 실험 결과 232. 자율주행 실험 결과 243. 위치 제어 실험 결과 25Ⅵ. 결론 29참고문헌 30영문초록(Abstract) 33
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