점차 많은 형태의 가정용 로봇이 개발되고 있으며 일부 제품화되어 출시되고 있다. 이러한 가정용 로봇을 원격지에서 제어하고자 할 때 대부분이 인터넷이나 무선을 이용한 원격제어 또는 실시간 모니터링을 통해 제어하여 그 상황을 시뮬레이션으로 구현하고 있다. 그러나 제어대상이 극히 제한적인 수의 이동로봇인데 반해 다수의 가족 구성원인 제어조작자가 중복적으로 청소로봇과 같은 이동로봇을 제어하고자 접근을 시도했을 때 이동로봇에 다중적인 업무가 주어지게 될 수 도 있다. 이에 Database 를 이용하여 수행 업무의 우선순위와 제어조작자의 권한의 우선순위를 지정한 명령어를 Database 내에 구성하여 간접적으로 전송하여 제어하고자 한다. 그리고 제어를 통한 동작 시 실제 이동로봇의 속도와 방향 제어를 위해 퍼지 및 신경망을 이용한 지능제어를 구성하여 제어의 효율성을 극대화 하고자 한다.
RSSI기반의 실내위치인식 시스템과 무선센서네트워크를 이용한 자율 이동 로봇의 기능 중에서 선행적으로 요구되는 지능형 실내위치추정 로봇을 설계, 구현하였다. 지능형 실내위치추정 로봇은 주제어장치로서 Spartan III를 사용하였으며, 현재의 위치 데이터는 계속적으로 Zigbee /IEEE802.15.4 무선통신을 사용하여 블라인드노드로 전송된다. 그리고 로봇에 탑재된 베이스스테이션노드는 블라인드 노드를 통해 수신된 위치 데이터를 수집하여 로봇을 제어하였고 서버로 전송하였다. 이동 중인 로봇은 Magnetic Compass를 사용하여 목적지의 방향을 인식하여 최종 목적지로 이동하였다. 또한 프로그램 내에 장애물회피 알고리즘을 이용하여 효율적이고 능동적으로 목적지에 도달하였다. 로봇에 부착된 베이스스테이션노드를 아용하여 서버프로그램에서 환경 데이터와 위치를 실시간으로 모니터링 할 수 있었으며, 서버프로그램에서의 능동적인 로봇제어가 가능하였다.
인터넷 정보 가전(IA: Internet Appliances)은 매우 복합적이고 다양한 제품과 기술로 구성되어 있지만, 간단하게 정의하자면 유무선 정보통신망에 연결되어 데이터 송수신이 가능한 디지털 TV, 인터넷 냉장고, DVD, 디지털 비디오 등과 같은 차세대 네트워크 가전제품을 말한다[l]. 이러한 인터넷 정보 가전에 있어서 Home PNA, PLC, IEEE1394, 무선 랜, Home RF, Bluetooth 등 다양한 기술과 규격이 홈 네트워크로 제시되어 있지만 이를 도입하기엔 부담이 큰 가전기기들이 대부분인 것이 현실이다. 따라서 본 연구에서는 홈 서버의 직렬 포트에 무선 모뎀을 장착해서 이동 로봇을 원격 제어하는 시스템을 설계 구현함으로써 하드웨어 및 소프트웨어적인 비용이 저렴한 인터넷 정보 가전용 이동 로봇 시스템의 구현 가능성을 제시한다.
USN (Ubiquitous Sensor Network, 유비쿼터스 무선네트워크) 융합기술을 기반으로 하는 자원탐사 축소모형 시스템을 구축하였다. 실제 환경의 재현을 위해, 비금속 모형판 아래 금속판을 설치하고, 모형판 위에서 이동로봇에 설치된 고정밀 3축 자기센서를 이용하여 실제 자장값을 계측한다. 측정된 자장값은 무선네트워크를 이용하여 이동로봇이 중앙 컴퓨터로 전송한다. 이러한 하드웨어 기반의 테스트 시스템은 현장 상황을 물리적으로 유사하게 재현함으로써, 시뮬레이션의 신뢰도가 높고, USN기반 자원탐사시스템 설계지침을 다각도로 검토할 수 있다. 본 연구에서는 금속물체 탐지시스템을 재현하기 위해, 평판 위에서 이동로봇을 사용하여, 평판 아래에 설치된 금속판의 위치를 탐지하는 실험을 성공적으로 실시하였다.
본 논문은 영상 정보를 통하여 원거리에 있는 자율주행 로봇을 실시간으로 원격 제어하기 위한 시스템 설계를 제안하고 실제로 구현한다. 본 논문에서의 제안한 시스템은 인터넷상에서 이동 로봇을 제어하기 위한 웹서버 시스템, 웹을 통하여 제어하거나, 웹 브라우저 없이 서버와 연결된 네트워크 선로를 통하여 제어하는 클라이언트 시스템, 클라이언트 시스템과 자율이동 로봇간의 양방향 통신을 가능하게 하고 모든 시스템 총괄하는 제어서버 시스템, 무선 네트웍카드를 통하여 서버의 명령을 실행하고 영상 정보를 감지하여 서버 시스템에 전송하는 로봇 시스템으로 구성된다. 클라이언트, 제어서버 시스템은 플랫폼의 이식성을 고려하여 Java 어플리케이션으로써 구현되어 질 것이며, 웹 사용자 인터페이스는 HTML 과 Java 애플릿을 사용하여 구현한다. 본 논문에서는 앞에서 제시한 이러한 원격제어 시스템을 실제로 구현하여 실험함으로써 원거리에 있는 자율이동 로봇의 실시간 제어를 검증하고 적용하고자 한다.
무선 센서 네트워크 기술은 상시적으로 물리정보를 획득할 수 있기 때문에 광범위한 응용분야에서 수요가 증가하고 있다. 또한 무선 센서 네트워크에 적용되는 무선 센서 시스템은 일반적으로 배터리를 장착하여 회로에 전력을 공급해주는 방식을 사용한다. 그러나 센서가 적의 기지근처, 인체 조직내 삽입, 건물의 내벽 등과 같이 배터리를 교체할 수 없는 곳에 위치해 있는 경우, 반영구적인 사용에 제한이 있기 때문에 무전원 무선 센서의 개발이 절실히 필요하다. 특히, 이러한 센서를 새롭게 개발하고 검증하려며 센서의 주파수 특성을 분석해야 하는데 기존에는 단순한 파형만을 분석할 수 있는 일반적인 계측기를 사용할 수밖에 없었다. 따라서 본 논문에서는 기존의 계측기보다 유연성 있고 효율적으로 무전원 무선 센서의 개발과 검증이 가능하도록 신호의 모니터링과 신호발생기를 에뮬레이션하는 NI LabVIEW기반의 SAW System Analyzer와 SAW Reader Emulator 시스템을 설계하고 개발하였다.
PSP를 이용한 의자로봇 시스템은 거동이 불편한 노약자의 이동을 돕기 위하여 제작된 지능형 이동로봇이다. 원하는 곳으로 이동이 가능한 지능형 로봇은 안정적인 움직임을 위해 실시간 장애물 회피 및 적절한 경로 계획이 필요하다. 본 논문에서 구현한 의자로봇은 IR센서와 초음파 센서를 이용하여 환경 정보를 얻어오고, 환경 지도 작성 및 경로 계획을 통해 목표 지점으로 이동하도록 하였다. 또 구동부의 부드러운 움직임을 위하여 PID제어기를 사용하였다. 서비스 로봇은 개발에 용이하고 사용자가 쉽게 제어 할 수 있는 인터페이스 장치가 필요하다. PSP는 여러 개의 버튼을 가졌고, 디스플레이를 위한 LCD 있다. 또 무선랜 환경에서 사용할 수 있기 때문에 PSP를 이용한 제어 방법을 구현하였다. PSP를 이용한 제어 방법에는 두 가지 모드가 존재하는데 하나는 의자 로봇의 지능을 이용한 이동방법이고 또 하나는 사용자가 직접 제어하는 방법이다. 위의 두 가지 방법으로 실내 환경에서 주행 테스트를 했으며, 성공적으로 동작함을 확인하였다.
이동로봇이 임의의 작업공간에서 임무를 수행하기 위해서는 주변 환경에 대한 위치 인식 능력이 있어야 한다. 본 논문에서는 새로운 능동형 인공표지를 이용하여 이동로봇의 위치를 인식할 수 있는 방법을 제안한다. 능동형 인공표지에는 이동로봇에서 무선통신으로 제어가 가능한 LED가 부착되어 있는데, 제안한 방법은 CCD 카메라로 인공표지의 LED가 점등 및 소등된 두 영상의 차영상을 이용하여 인공표지 여부를 판별하기 때문에 주변 환경의 복잡도에 관계없이 인식시간을 최소화할 수 있으며 인공표지의 특징점 정보를 이용하여 간단하게 위치를 인식할 수 있다. 제안한 방법의 성능을 평가하기 위하여 실험을 하였으며 실험 결과는 제안한 방법이 이동로봇의 위치 인식에 적용될 수 있음을 보였다.
본 논문에서는 자율 이동 로봇에 대한 인터넷 기반의 가상실험실의 구현 방법을 제안한다. 제어공학 연구에서는 개발된 새로운 이론들을 적용하고 검증할 수 있는 적절한 실험장비의 확보가 필수적이나 매번 이를 위한 실험장비의 확보는 비경제적이다. 오늘날 인터넷의 보급은 보편화 되어있다. 또한 인터넷을 이용할 수 있는 기술들이 발전되고 장비들이 개발, 발전되고 있다. 이러한 흐름을 공학연구에 적용 할 수 있다. 인터넷 기반의 자율 이동 로봇의 가상실험실은 인터넷의 이용이 가능한 곳이면, 시간과 장소의 제한을 받지 않고 자율 이동 로봇에 대한 실험을 하고 결과를 얻을 수 있는 장점이 있다. 이러한 방법은 다른 실험장비에 대해서도 가능하게 할 수 있다. 자율 이동 로봇은 제어 컴퓨터의 탑재가 가능하여. 통신선에 의한 이동거리의 제약을 받지 않으나 무선인터넷이 가능한 공간에서만 실험이 가능하다. 본 논문에서 제안된 가상실험실은 자율 이동 로봇에 탑재한 컴퓨터(클라이언트)와 일반컴퓨터(서버) 구조를 가지며 다중제어 인터페이스로 구현된다.
본 논문에서는 이동로봇의 원격 제어를 위해 조이스틱 혹은 버튼식 원격제어 방법 대신 아이폰을 사용한 체감형 인터페이스 기반의 원격 제어를 제시한다. 제안된 연구는 아이폰의 가속도센서를 사용하여 로봇을 제어하기 때문에 아이폰을 자동차의 핸들로 응용하여 무선으로 로봇 제어가 가능하다. 아이폰을 이용하기 위해 아이폰의 가속도 센서를 측정 및 분석하고 디지털 필터를 사용하여 가속도 센서 값을 안정화 시켰다. 이동 로봇과 아이폰간의 통신을 위해 블루투스 방법이 채택 되었다. 본 연구에서는 네가지의 통신 방법을 제시하였고 이 중 가장 적절한 통신방법을 택하였다. 실험 결과로서 제안된 아이폰 기반의 체감형 인터페이스는 쉽고 편리하게 이동 로봇의 원격 제어를 가능하게 해주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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