본 논문은 카메라와 적외선 센서를 이용하여 수직 벽면을 이동하는 로봇에 최적화 된 장애물 인식방법을 제안한다. 장애물을 인식 하는 순서는 적외선 센서를 통해 앞에 장애물이 있는지 확인하고 카메라를 이용하여 앞의 장애물의 유형을 판단한다. 장애물의 유형은 크게 작은 장애물과 직선 장애물 그리고 곡선 장애물이 있다. 곡선 장애물과 작은 장애물의 경우에는 회피를 하고 직선 장애물인 경우 장애물을 넘어간다. 장애물과 로봇은 수평으로 맞추어야 안정적으로 장애물을 건널 수 있으므로 넘어가야 하는 장애물이라면 수평인지 판단하고 수평이 아니라면 회전을 통해서 수평을 맞춘다. 수평이 맞추어 지면 장애물을 넘어간다.
파킨슨 환자들이 장애물에 걸려서 넘어지는 것은 위험한데, 아직까지 이와 관련된 연구는 미비한 실정이다. 본 연구의 목적은 장애물 보행을 성공적으로 수행한 5명을 대상으로, 4가지 높이(0, 2.5, 5.2, 15.2cm)의 장애물을 넘을 때 나타나는 보행 특성의 차이를 밝히는 것이다. 연구결과, 파킨슨 환자들은 장애물 높이가 높아질수록 장애물에 더 천천히 접근하였으며, 장애물의 높이가 높을수록 발이 장애물에 걸리지 않도록 더 높이 발을 들어 넘었다. 또한, 파킨슨 환자들은 장애물의 높이가 높을수록 더 안정되게 넘기 위해서 좌.우발 사이의 거리를 넓게 해서 넘었다. 파킨슨 환자들은 각 장애물별로 넘는 속도를 일정하게 하고, 장애물을 넘기 전 왼발 앞꿈치와 장애물과의 수평거리 및 장애물과 장애물을 넘은 오른발 뒷꿈치와의 수평거리에서 차이가 없이 장애물을 넘었다. 이와 같은 특성이 파킨슨 환자들이 장애물을 넘는 일반적인 전략인 것으로 판단된다. 결론적으로 파킨슨 환자들은 장애물을 천천히, 조심스럽게, 그리고 비효율적으로 넘는 것으로 나타났다.
비행장 주위 상공에는 저고도로 이착륙하는 항공기의 안전운항을 위하여 장애물제한표면을 설정하여 이 표면 위로 건축물이 돌출하는 것을 제한하고 있으며, 장애물 표시를 의무화하고 있다. 그러나 이 구역 내에 제거가 불가능한 영구적 장애물이 있을 때는 그 장애물의 존재를 인정하고, 그 장애물 정상으로부터 일정한 간격의 안전고도를 유지하여 비행안전을 도모하면서도 장애물제한표면은 동시에 적용한다는 문제점이 있다. 따라서 영구적 장애물이 있는 경우에는 영구적 장애물보다 낮은 장애물은 장애물제한표면을 돌출했을지라도 비행안전에는 영향이 적다 라는 근거아래 차폐이론을 국제민간항공기구에서 권고 사항으로 채택하였으며, 미국을 비롯한 5개 국가에서 기존 장애물의 영향이 미치는 음영면 이하의 장애물에 대해서는 차폐이론을 적용하여 건축규제를 완화하거나 장애물표시등의 의무를 면제할 수 있도록 하고 있다. 본 연구에서는 차폐이론의 적용이 항공기의 운항 안전에 영향을 줄 수 있다는 가정 아래 문헌과 사례 연구를 통하여 그 영향을 검토하였다. 그 결과 장애물제한구역과 계기접근구역이 중복되는 구역에서는 신규 장애물의 설치가 비행안전과 운항에 영향을 줄 수도 있었다. 이런 영향을 제거하기 위해서는 각각의 비행장의 장애물제한표면 내에 해당 비행장에서 이용하고 있는 계기접근절차의 최종접근구역과 실패접근구역의 경계선을 도시하여 이 구역내에서는 차폐기준을 적용을 제한하는 것이 바람직하다.
본 논문에서는 장애물 객체의 회전 벡터를 이용하여 VR 환경에서의 효율적으로 음향 처리 및 합성하는 방법을 제안한다. 현실에서 소리와 장애물이 있을 때, 소리는 장애물의 형태에 따라 퍼지면서 전파되는 형태를 보여준다. 이 같은 특징을 가상현실 환경에 유사하게 음향 처리하고자 하며 이를 위해 장애물 객체의 위치와 소리의 근원지 위치를 입력으로 소리의 전파 형태를 근사한다. 이때 모서리 부근에서 표현되는 소리의 회전을 계산하기 위해 장애물의 회전벡터(Curl vector)를 기반으로 소리의 회전을 추출하였으며, 장애물 형태를 컨볼루션(Convolution)하여 소리가 바깥 방향으로 전파되는 형태를 모델링한다. 또한, 장애물과 소리 벡터 사이의 거리, 소리 근원지와 소리 벡터 사이의 거리를 계산하여 소리의 크기를 감쇠 시켜 주며, 최종적으로 장애물 주변으로 퍼지는 벡터 모양인 외부벡터를 합성하여 장애물로부터 외부로 퍼지는 벡터의 방향을 설정한다. 본 논문에서 제안하는 방법을 이용한 소리는 장애물과의 거리와 형태를 고려하여 퍼지는 사운드 벡터 형태를 보여주며, 소리 위치에 따라 소리 감소 패턴이 변경되고, 장애물 모양에 따라 흐름이 조절되는 결과를 보여준다. 이 같은 실험은 실제 현실에서 소리가 장애물의 모양에 따라 나타나는 소리의 변화 및 패턴을 거의 유사하게 표현할 수 있다.
이 논문은 실내에서 로봇의 주행 시 생기는 오차를 수정하는 것이다. 실내에 있는 장애물(문턱)을 넘을 경우 슬립에 의하여 주행거리와 실제거리의 오차가 생기고 또한 헤드 앵글 값이 변화함에 따라서 차후 엄청난 주행 오차를 발생시키게 된다. 그에 따라 PSD 센서를 이용하여 장애물을 감지하고 감지 후 장애물을 넘을 수 있도록 모터를 제어한다. 또한 PSD를 이용하여 장애물의 크기를 계산한 후 로봇이 장애물을 넘는 동안에 엔코더 값을 받아 들여서 장애물을 넘는 동안에 로봇이 실제 이동한 거리를 측정한다. 그리고 장애물을 넘은 후에 PSD로 계산한 장애물의 크기 값과 엔코더에서 받아들인 값을 비교하여 거리오차를 수정한다. 또한 전자컴퍼스를 이용하여 장애물을 넘기 전에 로봇의 헤드 앵글 값을 구하고, 장애물을 넘은 후에 로봇의 헤드 앵글 값을 구하여 두 개의 값을 비교한다. 두 개의 값의 차이를 측정하여 수정함으로써 헤드 앵글을 오차를 수정할 수 있다.
비행장 주위의 자연장애물이나 인공구조물들은 비행장운영의 효율성에 중대한 영향을 주며, 기상조건에 따라 항공기의 이착륙을 제한한다. 이런 이유로 인하여 비행장 주위의 장애물은 활주로나 관련되는 시설보다도 공항의 효율성과 비행안전에 더 큰 영향을 준다. 따라서 ICAO를 비롯한 대다수의 국가에서는 비행장 주위의 장애물을 제한하는 장애물제한표면을 설정하여 장애물을 제한할 뿐만 아니라 장애물제한구역 밖의 장애물도 제한하고 있다. 이런 장애물 제한표면을 침투하는 장애물은 영구적인 장애물에 의하여 차폐되어지거나, 항공학적 연구를 통하여 항공기운항에 영향이 없다는 것이 판명되지 않는 한 제거되어 진다. 그러나 우리나라에서는 장애물제한구역에 외측수평표면이 없어 다른 나라에 비하여 협소할 뿐만 아니라, 장애물제한구역 밖의 장애물에 대한 제한도 법적근거가 없이 시행되고 있어 비행안전과 재산권보호라는 상반된 문제가 대립하고 있다. 본 연구에서는 문헌연구와 서울공항의 사례분석을 통하여 비행장장애물제한구역 밖의 장애물이 비행안전과 공항운영의 효율성에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 분석 결과는 장애물의 위치에 따라 장애물제한구역 밖의 장애물이 비행안전과 비행장의 운영에 심각한 영향을 미칠 수가 있음을 나타내었다. 따라서 장애물제한구역 밖에 있는 150m를 초과하는 물체는 항공학적 연구를 통하여 항공기운항에 악영향을 끼치지 않는다는 것이 증명되기 전에는 장애물로 간주되어야 한다. 이런 문제를 해결하기 위한 네 가지 대안이 제시되었으며, 규제대상을 가능한 축소하기 위해서는 ICAO의 권고사항을 적용하는 것이 타당할 것으로 판단된다.
본 논문에서는 다수의 소형 무인 항공기(UAV) 그룹이 이동 중 장애물을 만났을 때 장애물과의 충돌을 방지하는 효율적인 장애물 회피 정책을 제안한다. 이 정책은 무선 에드혹(moblie ad hoc) 네트워크를 기반으로 단순히 UAV 간의 충돌 회피 뿐만이 아니라 UAV 그룹이 이동하는 도중 장애물을 발견 하였을 경우 장애물을 효율적으로 회피하는 방법과 연결성이 손실되는 경우에 대처하는 방안도 고려하였다. 제안하는 정책은 UAV가 장애물을 포착 하였을 때 현재 이동 속도를 유지한 채 장애물을 기준으로 UAV 그룹을 2개의 그룹으로 분리하여 장애물을 회피 한 후 일정한 지점에서 모여 다시 각 UAV간의 연결성을 유지한 채 목표물을 향해 이동하는 정책을 제안한다.
항공기사고는 약 70%가 이 착륙단계에서 일어나는 CFIT사고이다. 그러므로 비행장주위의 장애물 관리는 사고방지에 매우 중요하다. 국내에서도 비행장주위의 장애물제한을 항공법에 규정하고 있고, 최근 개정안으로 제시된 동법 시행규칙에서 ICAO의 차폐기준의 적용을 포함하였으나 이 규정만으로는 비행장 주위의 장애물의 체계적인 관리가 어려우며, 특히 국내 비행장 주위의 차폐이론적용에 필요한 세부기준이 명확하지 않다. 본 연구는 항공장애물과 관련된 ICAO의 규정 및 항공선진국들의 관련 규정을 검토 분석하고 국내 현황과 비교분석한 후 국제기준에 비추어 국내 환경에서도 적용 가능한 비행장 공역에서의 항공장애물관리규정(안)의 방향을 제시하였고 특히 논란의 여지가 많은 차폐이론의 적용의 명확한 기준방안을 제시하였다.
현재 개발 중인 자율주행 선박의 안전한 자율주행 운항 안전성을 확보하기 위하여 COLREG를 바탕으로 하는 다중 장애물회피 알고리즘을 연구하였다.RADAR에서 제공하는 외부 장애물의 VECTOR 값을 활용하여 각 장애물의 CPA와 TCPA를 분석하여 기 값을 기준으로 장애물을 구분하고 다중 장애물 회피 상황을 고려한 위험도 산정하였고 최소한의 안전 상황을 확보하기 위한 회피 동작 적용 방법에 관한 연구를 하였다.
$A^*$ 알고리즘을 이용한 경로 계획은 이동 로봇이나 게임 유닛이 주어진 환경에서 장애물과 충돌 없이 이동 가능한 경로를 찾는데 많이 사용된다. 그러나 $A^*$ 알고리즘은 출발 지점에서 목적 지점까지의 최단 거리를 갖는 경로를 찾는다. 두 지점 사이에 장애물이 있는 경우, 최단 경로는 보통 두 지점 사이의 장애물의 모서리를 스치는 경로이다. 따라서 로봇이나 게임 유닛이 최단 경로로 이동할 때, 장애물의 모서리에 부딪힐 수 있는 위험성이 커진다. 일반적인 격자 지도의 한 셀은 장애물이 있는 경우의 무한대의 비용과 장애물이 없는 경우의 비용을 갖는다. 본 논문에서는 장애물에 가까울수록 장애물이 없는 경우보다 높은 비용을 갖는 점층적 격자 지도(gradation grid map)를 이용한다. 점층적 격자 지도를 통해 $A^*$ 알고리즘은 장애물 근처의 높은 비용을 갖는 셀을 되도록 통과하지 않는 경로, 즉 보다 안전한 경로를 생성한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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