• Title/Summary/Keyword: Gazebo

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효율적인 구조로봇 개발을 위한 통합 M&S 프레임워크 (Modeling & Simulation Framework for the Efficient Development of a Rescue Robot)

  • 박규현
    • 한국시뮬레이션학회논문지
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    • 제28권2호
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    • pp.149-158
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    • 2019
  • 본 연구에서는 전장이나 재난 환경과 같은 인간이 투입되기 힘든 환경에서 인간을 대신하여 부상자 구조 및 위험물 처리 목적으로 개발된 구조로봇의 효율적 개발을 위한 통합 M&S 프레임워크를 소개한다. 개발된 통합 M&S 프레임워크는 계층화, 모듈화된 통합운동제어 소프트웨어의 구조에 기인하여 통합운동제어 소프트웨어 구조는 동일하게 이용하며 로봇 플랫폼을 시뮬레이션 프로그램으로 대체하여 SILS(Software-in-the-Loop Simulation) 개념의 M&S를 가능하게 하였다. 이를 활용하여 로봇 설계 및 로봇 제어 기술의 성능 검증 등의 개발 전 과정을 효율적으로 수행하였고, 비정형 환경에서의 원격 운용성 향상도 가져왔다. 통합 M&S 프레임워크의 적극적인 활용을 통해 구조로봇의 성공적인 개발 및 성능 확인을 완료하였으며, 구조로봇의 주요 기술 중 하나인 가변형상 제어를 통한 주행 안정화 기술 개발 과정에 적용된 통합 M&S 프레임워크의 사례를 통해 효용성을 확인한다.

사각형 특징 기반 Visual SLAM을 위한 자세 추정 방법 (A Camera Pose Estimation Method for Rectangle Feature based Visual SLAM)

  • 이재민;김곤우
    • 로봇학회논문지
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    • 제11권1호
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    • pp.33-40
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    • 2016
  • In this paper, we propose a method for estimating the pose of the camera using a rectangle feature utilized for the visual SLAM. A warped rectangle feature as a quadrilateral in the image by the perspective transformation is reconstructed by the Coupled Line Camera algorithm. In order to fully reconstruct a rectangle in the real world coordinate, the distance between the features and the camera is needed. The distance in the real world coordinate can be measured by using a stereo camera. Using properties of the line camera, the physical size of the rectangle feature can be induced from the distance. The correspondence between the quadrilateral in the image and the rectangle in the real world coordinate can restore the relative pose between the camera and the feature through obtaining the homography. In order to evaluate the performance, we analyzed the result of proposed method with its reference pose in Gazebo robot simulator.

쿼드콥터의 곡률 기반 3차원 경로 계획 알고리즘 (Curvature-based 3D Path Planning Algorithm for Quadcopter)

  • 박재용;김보성;이승욱;마울라나 비시르 아즈하리;심현철
    • 로봇학회논문지
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    • 제18권3호
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    • pp.316-322
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    • 2023
  • The increasing popularity of autonomous unmanned aerial vehicles (UAVs) can be attributed to their wide range of applications. 3D path planning is one of the crucial components enabling autonomous flight. In this paper, we present a novel 3D path planning algorithm that generates and utilizes curvature-based trajectories. Our approach leverages circular properties, offering notable advantages. First, circular trajectories make collision detection easier. Second, the planning procedure is streamlined by eliminating the need for the spline process to generate dynamically feasible trajectories. To validate our proposed algorithm, we conducted simulations in Gazebo Simulator. Within the simulation, we placed various obstacles such as pillars, nets, trees, and walls. The results demonstrate the efficacy and potential of our proposed algorithm in facilitating efficient and reliable 3D path planning for UAVs.

ROS기반 로봇 환경에서의 시뮬레이션과 현실 맵 구축 기술 (Simulation and reality map construction technology in ROS-based robot environment)

  • 최정환;유현재;곽정환;김민성;구병모;김형훈;심현민
    • 한국정보처리학회:학술대회논문집
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    • 한국정보처리학회 2023년도 추계학술발표대회
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    • pp.782-783
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    • 2023
  • 로봇 운영 체제 (ROS)를 기반으로 한 로봇 환경에서 시뮬레이션과 현실 세계에서의 맵 구축 결과를 비교하고 분석하는 것을 목표로 한다. 초기 단계에서는 로봇을 URDF와 SDF 파일로 표현한다. 이를 기반으로 Rviz와 Gazebo 시뮬레이터에서 가상 환경을 구성한다. 시뮬레이션된 환경에서 로봇의 Mapping 결과를 획득한 후, 동일한 로봇을 실제 환경에서 운용하여 실제 맵을 생성하고 비교 한다.

Real-time collision-free landing path planning for drone deliveries in urban environments

  • Hanseob Lee;Sungwook Cho;Hoon Jung
    • ETRI Journal
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    • 제45권5호
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    • pp.746-757
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    • 2023
  • This study presents a novel safe landing algorithm for urban drone deliveries. The rapid advancement of drone technology has given rise to various delivery services for everyday necessities and emergency relief efforts. However, the reliability of drone delivery technology is still insufficient for application in urban environments. The proposed approach uses the "landing angle control" method to allow the drone to land vertically and a rapidly exploring random tree-based collision avoidance algorithm to generate safe and efficient vertical landing paths for drones while avoiding common urban obstacles like trees, street lights, utility poles, and wires; these methods allow for precise and reliable urban drone delivery. We verified the approach within a Gazebo simulation operated through ROS using a six-degree-of-freedom drone model and sensors with similar specifications to actual models. The performance of the algorithms was tested in various scenarios by comparing it with that of stateof-the-art 3D path planning algorithms.

겸재 정선의 진경산수화에 나타난 수변의 미지형 경관 특성과 하경양식 (A Study on the Micro-Topography Landscape Characteristics and Waterfront Landscape Style of Waterfront in Korean Jingyeong Landscape Painting)

  • 김용희;강영조
    • 한국조경학회지
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    • 제47권1호
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    • pp.26-38
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    • 2019
  • 본 연구는 수변경관의 특성을 겸재 정선의 진경산수화를 바탕으로 분석한 연구이다. 최근 주거, 상업 및 여가공간의 확충을 위해 수변의 개발이 많이 이루어지고 있다. 수변 개발 시에는 도심과 다른 수변공간에 적합한 디자인의 적용이 필요하다. 본 연구에서는 수변공간의 자연스러운 풍경상을 진경산수화에서 찾고, 그 풍경을 구성하는 주요 경관요소들을 분석하였다. 연구를 위해 수변 경관의 분석이 가능한 겸재 정선의 진경산수화 105엽을 선정하였다. 105엽을 하천지형학적 분류에 따라 산간계류, 상류, 중류, 하류, 해(海)로 분류하였고, 수변경관을 구성하는 주요 미지형 요소인 수형상 13가지, 점경요소 13가지의 특성을 분석하였다. 주요 미지형요소 수형상은 선형, 면형, 변형으로 구분되며, 장폭, 단폭, 다단폭, 선류, 곡류, 다곡류, 담, 수면, 유수면, 탄파면, 기암변, 토파변, 토사변 등 13가지이다. 점경요소는 자연 인문 요소로 구분되며, 송림, 소나무, 전나무, 대나무, 버들, 잡수, 기암, 마을, 집, 누정, 배, 다리, 사람 등 13가지이다. 하천 구역별 수변 미지형 경관의 특징을 수형상과 점경요소들로 설명하였으며, 수형상과 점경요소들의 하천 구역별 변화 양상을 분석하였다. 105엽은 산간계류 35엽, 상류 9엽, 중류 5엽, 하류 35엽, 해(海) 21엽으로 분류되었다. 하천 구역별로 수형상과 점경요소가 표현되는 양상을 분석한 결과, 5가지의 하경양식과 해안의 풍경 특징을 종합할 수 있었다. 겸재 정선의 진경산수화에서 수변 미지형 경관 특성을 중심으로 분석한 하경양식은 다음과 같다. 산간계류에서는 심산속 폭포 풍경을 그린 장폭심산형, 수림지내 곡류를 유람하는 풍경인 다곡수림형이 대표적인 하경양식으로 나타났다. 중상류에서는 수변을 유람하거나, 누정이 있는 풍경인 수면누정형, 하류에서는 하류 특유의 모래톱과 누정이 있는 풍경인 토사누정형과 하류에서의 인간활동이 부각된 생활풍경인 토파나루형이 대표적인 하경양식으로 나타났다. 해안 풍경의 특징은 바닷가의 기암절경이 주 풍경을 이루는 탄파기암형으로 나타났다. 본 연구는 겸재 정선의 진경산수화를 소재로 산수화와 경관 분야에서 아직 연구되지 않은 수변공간의 구성요소들과 수변 풍경 유형을 분석하였다.

분산군집제어 알고리즘 기반 농업용 멀티 UAV 시스템의 시뮬레이터 구현 (Implementation of Agricultural Multi-UAV System with Distributed Swarm Control Algorithm into a Simulator)

  • 주찬영;박성준;손형일
    • 한국농업기계학회:학술대회논문집
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    • 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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    • pp.37-38
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    • 2017
  • 최근 방제 및 예찰과 같은 농작업에 단일 UAV(Unmanned Aerial Vehicle)시스템이 적용되고 있지만, 가반하중과 체공시간 등 기존시스템의 문제가 점차 대두되면서 작업 시간을 보다 단축시키고 작업 효율을 극대화 할 수 있는 농업용 멀티 UAV시스템의 필요성이 증대되고 있다. 본 논문에서는 작업자가 다수의 농업용 UAV를 효과적으로 제어할 수 있는 분산군집제어 알고리즘을 제안하며 알고리즘 검증 및 평가를 위한 시뮬레이터를 소개한다. 분산군집제어는 UAV 제어 계층, VP(Virtual Point) 제어 계층, 원격제어 계층으로 이루어진 3계층 제어구조를 가진다. UAV 제어 계층에서 각 UAV는 point mass로 모델링 되는 VP의 이상적인 경로를 추종하도록 제어한다. VP 제어 계층에서 각 VP는 입력 $p_i(t)=u^c_i+u^o_i+u^{co}_i+u^h_i$-(1)을 받아 제어되는데 여기서, $u^c_i{\in}{\mathbb{R}}^3$는 VP 사이의 충돌방지제어, $u^o_i{\in}{\mathbb{R}}^3$는 장애물과의 충돌방지제어, $u^{co}_i{\in}{\mathbb{R}}^3$는 UAV 상호간의 협조제어, $u^h_i{\in}{\mathbb{R}}^3$는 작업자로부터의 원격제어명령이다. (1)의 제어입력에서 충돌방지제어는 각 $u^i_c:=-{\sum\limits_{j{\in}{\eta}_i}}{\frac {{\partial}{\phi}_{ij}^c({\parallel}p_i-p_j{\parallel})^T}{{\partial}p_i}}$-(2), $u^o_c:=-{\sum\limits_{r{\in}O_i}}{\frac {{\partial}{\phi}_{ir}^o({\parallel}p_i-p^o_r{\parallel})^T}{{\partial}p_i}}$-(3)로 정의되면 ${\phi}^c_{ij}$${\phi}^o_{ir}$는 포텐셜 함수를 나타낸다. 원격제어 계층에서 작업자는 햅틱 인터페이스를 통해 VP의 속도를 제어하게 된다. 이때 스케일변수 ${\lambda}$에 대하여 VP의 원격제어명령은 $u^t_i(t)={\lambda}q(t)$로 정의한다. UAV 시뮬레이터는 리눅스 환경에서 ROS(Robot Operating Systems)를 기반한 3차원 시뮬레이터인 Gazebo상에 구축하였으며, 마스터와 슬레이브 간의 제어 명령은 TCPROS를 통해 서로 주고받는다. UAV는 PX4 기반의 3DR Solo 모델을 사용하였으며 MAVROS를 통해 MAVLink 통신 프로토콜에 접속하여 UAV의 고도, 속도 및 가속도 등의 상태정보를 받을 수 있다. 현재 멀티 드론 시스템을 Gazebo 환경에 구축하였으며, 추후 시뮬레이터 상에 분산군집제어 알고리즘을 구현하여 검증 및 평가를 진행하고자 한다.

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K-평균 군집화 알고리즘 및 최근접점 기반 무인항공기용 공선상의 다중 정적 장애물 충돌 회피 (K-Means Clustering Algorithm and CPA based Collinear Multiple Static Obstacle Collision Avoidance for UAVs)

  • 김혜지;강혁;이성봉;김형석;이동진
    • 한국항행학회논문지
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    • 제26권6호
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    • pp.427-433
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    • 2022
  • 무인항공기의 충돌 회피 기술은 장애물에 대한 탐지 기술과 충돌 여부 판단 및 회피 기술이 요구된다. 본 논문은 공선상에 존재하는 다중 정적 장애물에 대한 무인항공기의 충돌 회피를 수행하기 위하여, LiDAR를 활용한 장애물 탐지 알고리즘과 최근접점 기반의 충돌 인식 및 회피 알고리즘을 제안한다. 장애물 탐지를 수행하기 위하여 LiDAR의 측정 데이터 중 지면을 제거하는 전처리를 수행하고, K-평균 군집화 알고리즘을 활용하여 전처리된 데이터에서 장애물을 탐지 및 분류한다. 또한, 상대 항법을 통해 탐지한 다중 장애물의 절대 위치를 추정하며, 저주파 통과 필터를 활용하여 추정 위치를 보정한다. 탐지한 다중 정적 장애물과의 충돌 회피를 수행하기 위해 최근접점 기반의 충돌 인식 및 회피 알고리즘을 활용한다. 각 장애물 간의 거리를 활용하여 회피해야 하는 장애물 정보를 갱신하고, 갱신된 장애물 정보를 통해 충돌 인식 및 회피를 수행한다. 마지막으로 Gazebo 시뮬레이션 환경에서의 장애물 위치 추정, 충돌 인식 및 회피 결과 분석을 통해, 충돌 회피가 정상적으로 수행되는 것을 검증하였다.

Aerial Object Detection and Tracking based on Fusion of Vision and Lidar Sensors using Kalman Filter for UAV

  • Park, Cheonman;Lee, Seongbong;Kim, Hyeji;Lee, Dongjin
    • International journal of advanced smart convergence
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    • 제9권3호
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    • pp.232-238
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    • 2020
  • In this paper, we study on aerial objects detection and position estimation algorithm for the safety of UAV that flight in BVLOS. We use the vision sensor and LiDAR to detect objects. We use YOLOv2 architecture based on CNN to detect objects on a 2D image. Additionally we use a clustering method to detect objects on point cloud data acquired from LiDAR. When a single sensor used, detection rate can be degraded in a specific situation depending on the characteristics of sensor. If the result of the detection algorithm using a single sensor is absent or false, we need to complement the detection accuracy. In order to complement the accuracy of detection algorithm based on a single sensor, we use the Kalman filter. And we fused the results of a single sensor to improve detection accuracy. We estimate the 3D position of the object using the pixel position of the object and distance measured to LiDAR. We verified the performance of proposed fusion algorithm by performing the simulation using the Gazebo simulator.

이족 트랜스포머 로봇의 외란 대응 자세 안정화 제어 (Posture Stabilization Control of Biped Transformer Robot under Disturbances)

  • 김근태;여명훈;김정엽
    • 로봇학회논문지
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    • 제18권3호
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    • pp.241-250
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    • 2023
  • This paper describes the posture stabilization control of a bipedal transformer robot being developed for military use. An inverted pendulum model with a rectangular that considers the robot's inertia is proposed, and a posture stabilization moment that can maintain the body tilt angle is derived by applying disturbance observer and state feedback control. In addition, vertical force and posture stabilization moments that can maintain the body height and balance are derived through QP optimization to obtain the necessary torques and vertical force for each foot. The roll and pitch angles of the IMU sensor attached to the robot's feet are reflected in the ankle joint to enable flexible adaptation to changes in ground inclination. Finally, the effectiveness of the proposed algorithm in posture stabilization is verified by comparing and analyzing the difference in body tilt angle due to disturbances and ground inclination changes with and without algorithm application, using Gazebo dynamic simulation and a down-scale test platform.