일반기술

광류 추정을 이용한 이동하는 로봇에서의 정적, 동적 장애물 탐지 및 회피 방법

비전 센서를 사용하여 이동용 로봇이 장애물을 회피하는 알고리즘으로서, 두 개의 연속된 이미지에서 광류를 추정하여 광류 정보를 가지고 장애물을 탐지하여 안전하게 장애물을 회피하는 광류 추정을 이용한 이동 로봇에서의 정적, 동적 장애물 탐지 및 회피 방법이다. 일반적으로 광류는 로봇이 지도를 작성하거나 아니면 무인 자동차의 주행, 사람의 행동이나 표정을 추정하는 분야에 주로 사용되었다. 장애물을 탐지 및 회피하는 방법으로는 주로 초음파 센서를 사용하는데, 초음파 센서는 인간이 귀로 들을 수 있는 가청 주파수 범위를 넘는 주파수의 음파(20KHz)를 가지고 거리를 측정하는 센서이다. 이는 빛이나 전파에 비하여 반사성이 강하고 전파속도가 느리다는 특징 때문에 각종 거리계와 의료용 진단기 등에 많이 이용되고 있다. 초음파 센서는 이동 로봇의 환경 인식을 위한 거리 측정기로 많이 이용되는데 그 이유는 측정방법이 간단하고 시스템의 구성이 단순하며 가격이 저렴하다는 다양한 장점 때문이다. 센서를 가지고 거리를 측정하는 방법으로는 직접형과 반사형이 있는데 로봇에는 주로 반사형 검출 방식을 사용한다. 이는 송파기에서 초음파를 발사하면, 수파기로 측정 대상 물체에 부딪혀서 반사되어 돌아오는 초음파를 수신할 수 있다. 이때 초음파의 속도와 송신에서 수신까지 걸린 시간을 알 수 있으면 대상물까지의 거리를 구할 수 있다. 초음파 센서가 움직이게 되면 벽과 센서간의 각도는 수직을 이루지 못하고 반사되어 돌아오는 파형이 왜곡되어 실제 물체와의 거리보다 더 긴 측정값을 갖기도 하며, 이웃한 초음파와의 간섭 현상 등 많은 측정 오차가 발생하게 된다. 특히 장애물을 회피할 때 생기는 마찰에 의하여 오차가 누적되어 자기 위치를 잃게 되고 따라서 계획된 경로를 이탈하거나 다른 장애물과의 충돌이 생길 수 있다. 이렇게 발생되는 오차를 보정하기 위해 비전센서를 사용한다. 그러나 보통 카메라를 통해 들어온 영상을 처리하면 계산량이 많아지고 계산 시간도 많이 걸리게 되어 로봇의 실시간 제어가 불가능하게 된다. 이에, 장애물과의 거리, 움직임 정보 등의 장애물의 정보를 통해 로봇이 장애물을 충돌없이 보다 안전하게 회피하며 주행할 수 있도록 하는 광류 추정을 이용한 이동하는 로봇에서의 정적, 동적 장애물 탐지 및 회피 방법을 개발하였다.본 기술과 같이 광류 추정을 통해 이동 로봇이 정적 및 동적 장애물을 탐지하고 판단하며 회피 할 수 있는 알고리즘은 이와 동일하게 무인 자동차의 주행이나 사람의 행동과 표정을 추정하는 분야에서도 적용될 수 있으며, 또한 자동차 뿐만 아니라 무인 작업기등과 같이 유동적이며 사람이 작업하기 힘들거나 자동화가 이루어진 시스템으로서 장애물을 탐지하고 회피할 필요가 있는 작업장에서도 유용하게 적용될 수 있다.로봇이 이동하는 중에 얻어지는 두 연속적인 영상을 가지고 광류를 추정해 정적 또는 동적 장애물 탐지 및 안전하게 회피할 수 있는 알고리즘을 제시함으로써 이동로봇의 자율주행에 있어서 가장 문제가 되는 실시간 장애물 회피를 구현할 수 있다. 또한 장애물 회피시 생기는 마찰의 영향을 최소화하기 위해 곡선 궤적을 이용함으로써 부드러운 경로를 만들면서 장애물을 회피하고 동시에 경로의 이탈없이 목표점을 지속적으로 지향할 수 있게 된다.로봇의 주행중 장애물 회피 구현이 가능하며, 경로의 이탈 없이 목표점을 지속적으로 지향할 수 있다.