본 논문에서는 여러 대의 모바일 로봇을 이용해 미지의 환경에 대한 맵핑을 보다 빠르고 효율적으로 행할 수 있는 방법을 제시한다. 각각의 모바일 로봇은 충돌 회피, 경로 설정 등의 기능 이외에 서버와의 통신 및 로봇간의 통신을 통해 맵핑에 관한 정보를 공유해 빠른 시간이내에 신뢰할만한 맵핑을 행할 수 있고 서버에서의 명령을 통해 부가적인 기능을 수행할 수 있다. 여러 대의 모바일 로봇을 이용한 맵핑에서 가장 중요한 것은 신뢰할만한 Navigation 이다. 이를 위해 엔코더와 ONS(Optical Navigation System)을 이용해 정확한 Localization을 행하였으며, 초음파 센서를 이용해 장애물의 위치 및 거리를 파악해 미지의 영역에 대한 맵핑을 수행하였다. 제안된 방법의 검증을 위해 시뮬레이션을 행하였다.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.17
no.4
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pp.353-361
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2011
A precise embedded ultrasonic localization system is developed for autonomous mobile robots in indoor environments, which is essential for autonomous navigation of mobile robots with various tasks. Although ultrasonic sensors are more cost-effective than other sensors such as LRF (Laser Range Finder) and vision, they suffer inaccuracy and directional ambiguity. First, we apply the matched filter to measure the distance precisely. For resolving the computational complexity of the matched filter for embedded systems, we propose a new matched filter algorithm with fast computation in three points of view. Second, we propose an accurate ultrasonic localization system which consists of three ultrasonic receivers on the mobile robot and two or more transmitters on the ceiling. Last, we add an extended Kalman filter to estimate position and orientation. Various simulations and experimental results show the effectiveness of the proposed system.
Many service robots which is interacting with human at home and in buildings have been developed. Few of them are shown in of the United States and of Japan. These robots are supposed to have a powerful indoor navigation performance in places where human beings live and work. The overall capability of service robots to move around in this environment is called environment correspondence, in which localization problem to find the accurate position and orientation is the most critical problem. While users set up a proper or a best environment for industrial robots, but for services robots at home and in buildings, it is very difficult to change the environment for robots. The expanded workspace due to mobility is difficult to be covered by means of those used for industrial robots because the cost increases and human beings do not want their environment to be changed for robots. This fact has made many researchers study efficient and effective environment correspondence problems. Among these problems, localization is the most difficult. Goal of localization study includes (1) Accurate detection of position and orientation (2) Minimum cost of the additional devices (3) Minimum change of human environment. In this study, as a solution of the above, we propose "Artificial Stars" which are attached on room ceiling as landmarks. In addition, we solve an adoption problem raised when a robot is delivered to a customer site and before it can perform its full navigation capability. We call this as "Initialization Problem" of service robots. We solve the initialization problem for both cases of environment with the map and without map. The proposed system is experimented and has shown how well it handles the initialization problem.
This paper describes hierarchical semantic map building using the classified area information in home environments. The hierarchical semantic map consists of a grid, CAIG (Classified Area Information in Grid), and topological map. The grid and CAIG maps are used for navigation and motion selection, respectively. The topological map provides the intuitive information on the environment, which can be used for the communication between robots and users. The proposed semantic map building algorithm can greatly improve the capabilities of a mobile robot in various domains, including localization, path-planning and HRI (Human-Robot Interaction). In the home environment, a door can be used to divide an area into various sections, such as a room, a kitchen, and so on. Therefore, we used not only the grid map of the home environment, but also the door information as a main clue to classify the area and to build the hierarchical semantic map. The proposed method was verified through various experiments and it was found that the algorithm guarantees autonomous map building in the home environment.
Jo, HyungGi;Cho, Hae Min;Lee, Seongwon;Kim, Euntai
The Journal of Korea Robotics Society
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v.14
no.2
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pp.87-93
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2019
This paper presents a 6-DOF relocalization using a 3D laser scanner and a monocular camera. A relocalization problem in robotics is to estimate pose of sensor when a robot revisits the area. A deep convolutional neural network (CNN) is designed to regress 6-DOF sensor pose and trained using both RGB image and 3D point cloud information in end-to-end manner. We generate the new input that consists of RGB and range information. After training step, the relocalization system results in the pose of the sensor corresponding to each input when a new input is received. However, most of cases, mobile robot navigation system has successive sensor measurements. In order to improve the localization performance, the output of CNN is used for measurements of the particle filter that smooth the trajectory. We evaluate our relocalization method on real world datasets using a mobile robot platform.
Seong-Hyeon Lee;Ah-Eun Kwak;Seung-Hye Lee;Tae-Kook Kim
Journal of Internet of Things and Convergence
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v.10
no.2
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pp.69-75
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2024
This paper proposes an IoT-based indoor autonomous driving system that applies SLAM (Simultaneous Localization And Mapping) and Navigation techniques in a ROS (Robot Operating System) environment based on TurtleBot3. The proposed autonomous driving system can be applied to indoor autonomous wheelchairs and robots. In this study, the operation was verified by applying it to an indoor self-driving wheelchair. The proposed autonomous driving system provides two functions. First, indoor environment information is collected and stored, which allows the wheelchair to recognize obstacles. By performing navigation using the map created through this, the rider can move to the desired location through autonomous driving of the wheelchair. Second, it provides the ability to track and move a specific logo through image recognition using OpenCV. Through this, information services can be received from guides wearing uniforms with the organization's unique logo. The proposed system is expected to provide convenience to passengers by improving mobility, safety, and usability over existing wheelchairs.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.14
no.4
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pp.438-444
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2004
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.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.14
no.10
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pp.1005-1013
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2008
This paper describes a new sensor system for 3D range measurement using the structured infrared light. Environment and obstacle sensing is the key issue for mobile robot localization and navigation. Laser scanners and infrared scanners cover $180^{\circ}$ and are accurate but too expensive. Those sensors use rotating light beams so that the range measurements are constrained on a plane. 3D measurements are much more useful in many ways for obstacle detection, map building and localization. Stereo vision is very common way of getting the depth information of 3D environment. However, it requires that the correspondence should be clearly identified and it also heavily depends on the light condition of the environment. Instead of using stereo camera, monocular camera and the projected infrared light are used in order to reduce the effects of the ambient light while getting 3D depth map. Modeling of the projected light pattern enabled precise estimation of the range. Identification of the cells from the pattern is the key issue in the proposed method. Several methods of correctly identifying the cells are discussed and verified with experiments.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.15
no.5
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pp.519-524
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2009
This paper describes a new sensor system for 3D environment perception using stereo structured infrared light sources and a camera. Environment and obstacle sensing is the key issue for mobile robot localization and navigation. Laser scanners and infrared scanners cover $180^{\circ}$ and are accurate but too expensive. Those sensors use rotating light beams so that the range measurements are constrained on a plane. 3D measurements are much more useful in many ways for obstacle detection, map building and localization. Stereo vision is very common way of getting the depth information of 3D environment. However, it requires that the correspondence should be clearly identified and it also heavily depends on the light condition of the environment. Instead of using stereo camera, monocular camera and two projected infrared light sources are used in order to reduce the effects of the ambient light while getting 3D depth map. Modeling of the projected light pattern enabled precise estimation of the range. Two successive captures of the image with left and right infrared light projection provide several benefits, which include wider area of depth measurement, higher spatial resolution and the visibility perception.
An, Sang-Sun;Shin, Sung-Oog;Lee, Jeong-Oog;Baik, Doo-Kwon
Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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2008.05a
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pp.526-529
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2008
로봇의 응용과 활용분야는 현 산업의 주요 이슈가 되고 있다. 현재 싱글로봇의 효율적인 운용을 넘어 전체적인 공간탐색 효율 극대화와 넓은 공간에서 싱글 로봇간의 중복적인 공간 탐색을 최소화하기 위한 자동화된 멀티 로봇 운용 기법은 중요한 연구 주제로 부각되고 있다. 멀티 로봇을 효율적으로 운용하기 위해서는 멀티 로봇 시스템의 각 싱글 로봇의 움직임을 파악하여 효율적으로 업무를 할당 할 수 있는 관리체계가 필요하다. 멀티 로봇의 업무 할당과 중복 탐색 최소화를 위해 본 논문에서는 홈로봇(home robot)과 RFID 시스템을 이용한 멀티 로봇 운영 기법을 제안한다. 제안한 시스템은 로봇들의 Localization, Navigation 및 Mapping을 효율적으로 수행하기 위해 RFID를 활용하고 최적의 공간 할당을 위하여 홈로봇이 각각의 싱글 로봇을 효율적으로 관리한다. 제안된 멀티 로봇 시스템은 싱글 로봇 시스템과 비교하여 시스템 운영의 효율을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라 각 싱글 로봇의 상태와 주변 상태를 고려한 fault-tolerance를 제공함으로써 로봇 운용의 신뢰성을 보장할 수 있다. 또한 시뮬레이션을 통해 제안한 시스템과 기존 시스템들을 비교하고 제안한 시스템의 효율성을 입증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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