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충돌 회피 가능도를 이용한 로봇의 이동 장애물 회피
Moving obstacle avoidance of a robot using avoidability measure

고낙용    (조선대학교 제어계측공학과   ); 이범희    (서울대학교 전기공학부, ERC-ACI, ASRI  );
  • 초록

    This paper presents a new solution approach to moving obstacle avoidance problem of a robot. A new concept, avoidability measure(AVM) is defined to describe the state of a pair of a robot and an obstacle regarding the collision between them. As an AVM, virtual distance function(VDF) is derived as a function of three state variables: the distance from the obstacle to the robot, outward speed of the obstacle relative to the robot, and outward speed of the robot relative to the obstacle. By keeping the virtual distance above some positive limit value, the robot avoids the obstacle. In terms of the VDF, an artificial potential is constructed to repel the robot away from the obstacle and to attract the robot toward a goal location. At every sampling time, the artificial potential field is updated and the force driving the robot is derived from the gradient of the artificial potential field. The suggested algorithm drives the robot to avoid a moving obstacle in real time. Since the algorithm considers the mobility of the obstacle and robot as well as the distance, it is effective for moving obstacle avoidance. Some simulation studies show the effectiveness of the proposed approach.


  • 주제어

    avoidability measure .   virtual distance function .   moving obstacle avoidance .   artifical potential field.  

  • 참고문헌 (20)

    1. Real-time obstacle avoidance for fast mobile robots , J. Borenstein;Y. Koren , IEEE Trans. Systems, Man, and Cybernetics / v.19,pp.1179-1187,
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    3. A potential field approach to path planning , Y. K. Hwang;N. Ahuja , IEEE Trans. Robotics and Automation / v.8,pp.23-32,
    4. 관측 시간 개념을 이용한 로보트 매니퓰레이터의 시변 장애물 회피 동작 졔획 , 고낙용 , 서울대학교 박사학위 논문 / v.,pp.,
    5. Manipulator control with wuperquadric artificial potential functions: Theory and experiments , R. Volpe;P. Khosla , IEEE Trans. on System Man, and Cybernetics / v.20,pp.1423-1436,
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    7. Toward efficient trajectory planning: The path-velocity decomposition , K. Kant;S. W. Zucker , The Int. J. Robotics Research / v.5,pp.72-89,
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    10. The vector field histogram-fast obstacle avoidance for mobile robots , J. Borenstein;Y. Koren , IEEE Trans. Robotics and Automation / v.7,pp.278-288,
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    14. A hierarchical strategy for path planning among moving obstacles , K. Jujimura;H. Samet , IEEE Trans. on Robotics and Automation / v.5,pp.61-69,
    15. Control for mobile robots in the presence of moving objects , N. C. Griswold;J. Eem , IEEE Trans. on Robotics and Automation / v.6,pp.263-268,
    16. On multiple moving objects , M. Erdmann;T.Lozano-Perez , Proc. 1986 IEEE Int. Conf. Robotics Automat. / v.,pp.1419-1424,
    17. Acquisition of optimal action selection to avoid moving obstacles in autonomous mobile robot , T. Aoki;T. Oka;T. Suzuki;S. Okuma , Proc. 1996 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation / v.,pp.2055-2060,
    18. Hidden markov model for dynamic obstacle avoidance of mobile robot navigation , Q. Zhu , IEEE Trans. Robotics and Automation / v.7,pp.390-397,
    19. Locally efficient path planning in an uncertain, dynamic environment using a probabilistic model , R. Sharma , IEEE Trans. Robotics and Automation / v.8,pp.105-110,
    20. Collision-free motion planning of two robots , B. H. Lee;C. S. G. Lee , IEEE Trans. Syst., Man. Cybern. / v.17,pp.21-32,
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Lee, Min-Chul ; Kim, Bum-Jae ; Lee, Seok 2000. "Development of an Algorithm for Predictable Navigation and Collision Avoidance Using Pattern Recognition of an Obstacle in Autonomous Mobile Robot" 한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society of Precision Engineering, 17(7): 113~123     

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    1. 1997 "자동화생산시스템에서 AGV의 운송시간을 고려한 작업제어기법" 공업경영학회지 = Journal of the Society of Korea Industrial and Systems Engineering 20 (43): 287~297    
    2. 1997 "다단계 자동가공/조립시스템에서의 일정계획" 공업경영학회지 = Journal of the Society of Korea Industrial and Systems Engineering 20 (44): 1~12    
    3. 1999 "차영상과 DCT 기반 특징 추출과 신경망을 이용한 얼굴 인식에 관한 연구" 한국통신학회논문지. The Journal of Korea Information and Communications Society. 네트워크 및 서비스 24 (b8): 1549~1557    
    4. 2000 "영역 검출기 정보를 이용한 지역 지도 작성" 한국공작기계학회지 = Journal of the Korean society of machine tool engineers 9 (1): 102~110    
    5. 2004 "Local Collision Avoidance of Multiple Robots Using Avoidability Measure and Relative Distance" KSME international journal 18 (1): 132~144    
    6. 2010 "딜레노이 메시를 이용한 효율적인 로봇 경로 생성방법" 로봇학회논문지 = The journal of Korea Robotics Society 5 (1): 41~47    
    7. 2010 "외부 센서를 이용한 이동 로봇 실내 위치 추정" 제어·로봇·시스템학회 논문지 = Journal of institute of control, robotics and systems 16 (5): 420~427    
    8. 2011 "위치 추정, 충돌 회피, 동작 계획이 융합된 이동 로봇의 자율주행 기술 구현" 한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences 6 (1): 148~156    
    9. 2011 "몬테카를로 위치추정 알고리즘을 이용한 수중로봇의 위치추정" 한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences 6 (2): 288~295    
    10. 2011 "이동 로봇을 사용한 로봇 팔방 놀이" 한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences 6 (2): 296~303    
  • Lee, Beom-Hee (27)

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