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논문 상세정보

이동물체의 기하학적 위치정보를 이용한 자율이동로봇의 위치추정
Position Estimation of Autonomous Mobile Robot Using Geometric Information of a Moving Object

진태석   (동경대학 생산기술연구소UU0015024  ); 이장명   (부산대학교 전자공학과UU0000613  );
  • 초록

    가까운 미래에 필요로 하게 될 지능형 로봇은 인간과 공존하고 효과적으로 인간을 도울 수 있는 인간 친화적인 로봇이다. 이러한 목적을 실현하기 위해서 무엇보다 로봇은 주어진 환경에서만 아니라 미지의 환경에서도 주행중인 자신의 위치와 자세를 인식할 수 있어야 한다. 더욱이, 자신의 위치가 자연스럽게 인식될 수 있어야 할 것이다. 그래서 이동로봇의 주행에서 발생되는 불확실을 해결함으로써 로봇의 위치를 추정할 수 있어야 할 것이다. 본 논문에서는 이동물체의 영상정보를 이용하여 이동로봇의 자기위치추정을 위한 방법을 제시하고 있다. 이것은 엔코더의 관측 위치정보와 이동로봇의 위치정보를 추정하기 위한 카메라영상에서의 추정된 위치정보를 결합하는 방법이다. 기준좌표계상에 이동물체의 사전 경로정보와 투영된 카메라 모델, 기하학적 구속식을 이용함으로써 이동물체에 대한 영상 좌표와 추정된 이동로봇의 위치 정보간의 관계를 표현 할 수 있다. 제시된 식은 추정된 위치에 근거하기 때문에 측정오차를 항상 가지게 된다. 제안된 방법은 관측되고 추정된 영상좌표간의 오차정보를 이용하여 이동로봇의 위치를 추정할 수 있었다. 이러한 추정을 위해서 칼만필터를 적용하였으며 제안된 방법의 성능은 시뮬레이션과 실험을 통하여 제시하고 있다.


    The intelligent robots that will be needed in the near future are human-friendly robots that are able to coexist with humans and support humans effectively. To realize this, robots need to recognize their position and posture in known environment as well as unknown environment. Moreover, it is necessary for their localization to occur naturally. It is desirable for a robot to estimate of his position by solving uncertainty for mobile robot navigation, as one of the best important problems. In this paper, we describe a method for the localization of a mobile robot using image information of a moving object. This method combines the observed position from dead-reckoning sensors and the estimated position from the images captured by a fixed camera to localize a mobile robot. Using the a priori known path of a moving object in the world coordinates and a perspective camera model, we derive the geometric constraint equations which represent the relation between image frame coordinates for a moving object and the estimated robot's position. Since the equations are based or the estimated position, the measurement error may exist all the time. The proposed method utilizes the error between the observed and estimated image coordinates to localize the mobile robot. The Kalman filter scheme is applied for this method. its performance is verified by the computer simulation and the experiment.


  • 주제어

    이동로봇 .   자기위치추정 .   카메라센서 .   이동물체 .   칼만필터.  

  • 참고문헌 (12)

    1. John J. Leonard and Hugh F, Durrant-Whyte, "Mobile Robot Localization by Tracking Geometric Beacons," IEEE Trans. Robotics and Automation, vol. 7, no.3, pp. 376~382, 1991. 
    2. M. Betke et al., "Mobile Robot Localization Using Landmarks," Proc. of the IEEE/ RSJ/GI Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems, pp. 135~142, 1994. 
    3. J. David, Kreigman et al., "Stereo vision and navigation in buildings for mobile robots," IEEE Trans. Robotics and Automation, vol. 5, no. 6, pp. 792~803, 1989. 
    4. K. Komoriya, E. Oyama and K. Tani, "Planning of Landmark Measurement for the Navigation of a Mobile Robot," Proc. of the IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems, pp. 1476?1481, 1992. 
    5. Y. Nakamura, Advanced Robotics : Redundancy and Optimization, Addison-Wesley, 1991. 
    6. Robert M. Haralick and Linda G. Shapiro, Computer and Robot Vision, Addison-Wesley, 1993. 
    7. N. Ayache and O. D. Faugeras, "Maintaining Representations of the Environment of a Mobile Robot", IEEE Trans. Robotics and Automation, vol. 5, no. 6, Dec, 1989. 
    8. R. E. Kalman, "A New Approach to Linear Filtering and Prediction Problems," Trans, ASME, J. Basic Eng, Series 82D, pp. 35-45, Mar. 1960. 
    9. H. W. Sorenson, "Kalman Filtering Techniques," Advances in Control Systems Theory and Applications, vol. 3, pp. 219-292, 1966. 
    10. R. Talluri,J. K. Aggarwal, "Position estimation for an autonomous mobile robot in an outdoor environment," Robotics and Automation, IEEE Transactions on,?vol. 8, no.5,?pp. 573-584, 1992. 
    11. T. S. Jin, J. M. Lee, "Pose determination of a mobile-task robot using an active calibration scheme," Industrial Electronics, Proceedings of the 2002 IEEE International Symposium on, vol. 2, pp. 447-452, 2002. 
    12. R. A. Brooks, "A Robust Layered Control System for a Mobile Robot," IEEE J. of Robotics and Automation, vol. RA-2, no. 1, pp.14-23, April, 1986. 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (2)

    1. Ko, Nak-Yong ; Seo, Dong-Jin ; Moon, Yong-Seon 2008. "A Method for Real Time Target Following of a Mobile Robot Using Heading and Distance Information" 한국지능시스템학회 논문지 = Journal of Korean institute of intelligent systems, 18(5): 624~631     
    2. Kang, Han-Goo ; Yun, Jae-Oh ; Lee, Ji-Hong 2011. "Localization for Mobile Robot by Selective Anchors in Indoor GPS and EKF" 로봇학회논문지 = The journal of Korea Robotics Society, 6(1): 58~68     

 저자의 다른 논문

  • 이장명 (101)

    1. 1994 "마크로-마이크로 로보트의 제어에 관한 연구" 電子工學會論文誌. Journal of the Korea institute of telematics and electronics. B b31 (9): 47~56    
    2. 1997 "이동 로보트의 동적 제어 구현" 電子工學會論文誌. Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics S. S s34 (1): 54~64    
    3. 1997 "비젼 정보를 이용한 이동/작업용 로봇의 정밀제어" 電子工學會論文誌. Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics S. S s34 (10): 71~79    
    4. 1997 "다점 온도 제어 장치의 power 공급율 조정을 위한 fuzzy-PWM제어" 電子工學會論文誌. Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics S. S s34 (11): 80~92    
    5. 1998 "DSP를 이용한 SCARA 로봇의 강인한 동적 제어시스템 실현" 電子工學會論文誌. Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics S. S s35 (2): 58~69    
    6. 1998 "차량성능계측 원격측정 시스템의 L-band 무지향성 원편파 안테나 설계연구" 한국통신학회논문지 = The journal of the Korean institute of communication science 23 (9): 2391~2401    
    7. 1999 "신경망을 이용한 이동 로봇의 실시간 고속 정밀제어" 제어·자동화·시스템공학 논문지 = Journal of control, automation and systems engineering 5 (1): 95~104    
    8. 1999 "원형 물체를 이용한 로봇/카메라 자세의 능동보정" 제어·자동화·시스템공학 논문지 = Journal of control, automation and systems engineering 5 (3): 314~323    
    9. 1999 "이동창을 이용한 차선 인식 및 장애물 감지" 電子工學會論文誌. Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics S. S s36 (1): 93~103    
    10. 1999 "예측제어기를 이용한 시간지연 보상" 電子工學會論文誌. Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics S. S s36 (2): 46~56    

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