Tracking Control of 3-Wheels Omni-Directional Mobile Robot Using Fuzzy Azimuth Estimator

김상대; 김승우

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김상대 김승우

저널정보: 한국산학기술학회 한국산학기술학회 논문지 한국산학기술학회논문지 제11권 제10호

발행연도: 2010.10

수록면: 3,873 - 3,879 (7page)

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서비스 로봇은 사람이 생활하는 환경에서 동작한다. 이런 환경에서는 일반적인 휠베이스 모빌러티(Mobility) 방식의 이동로봇은 동적인 장애물과 정적인 장애물에 둘러싸여 있으므로 로봇의 움직임에 있어 자유로운 주행에 제 약을 받게 된다. 이것은 소위 비홀로노믹(Non-Holonomic) 시스템 특성으로 주행 중인 이동로봇은 장애물을 만나면 별 도의 조향장치를 사용하거나 차동 휠 구조 로봇의 회전 과정을 수행한 후 이동하고자 하는 방향으로 진행할 수 있다. 이런 장애물을 신속하게 회피하려면 홀로노믹(Holonomic) 시스템 특성이 필요하다. 홀로노믹 시스템은 별다른 회전과 정 없이 단순히 좌우로 이동만 하면 된다. 이러한 특성으로 민첩하게 주행할 수 있고 좁은 공간에서 비홀로노믹 로봇 보다 효율적이고 자유로운 주행이 가능하다. 그러므로 본 논문에서는 세 개의 옴니휠(Omni-wheels)을 사용한 홀로노 믹 이동로봇 시스템을 개발한다. 세 개의 옴니휠을 사용한 이동로봇의 동역학과 모터 비선형 운동방정식을 고려한 정 밀한 비선형 동역학 모델을 유도하여 제시한다. 유도된 식을 통해 각각의 모터 속도를 계산하고. 기본 속도제어기로 는 PID방식을 사용한다. 그런데, 옴니휠을 이용한 홀로노믹 이동로봇의 추적제어는 정확한 방위각 센싱 데이터와 기 준값(Reference Value)을 필요로 한다. 방위각 센싱은 부정확성과 불확실성(Uncertainty)을 갖는다. 부정확성은 센서 시 스템의 노이즈와 얼라이어싱(Aliasing)으로 인하여 발생하고, 불확실성은 모바일 로봇의 왜란(Disturbance)과 미끄러짐 (Slip)으로 발생한다. 본 논문에서는 퍼지 논리 추론에 의한 퍼지 방위각 추정기(Estimator)를 개발하여 방위각 제어의 새로운 개념을 제시한다. 끝으로, 퍼지 방위각 추정을 이용한 세 개의 전 방향 바퀴 구조의 이동로봇이 실시간으로 제어되는 실험을 통하여 이동로봇 시스템의 성능을 분석한다.

#Holonomic System #Azimuth #Fuzzy Inference #Gyro-Sensor #Omni-Directional Mobile Robot

참고문헌 (15)

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1. [학술지(정기간행물)] - Hardt,V.D / 1994 / Method of mobile robot localisation by fusion of odometric and magnetometric data / International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 9 (1) : 65 ~ 69

2. [보고서] - T.A.Baede / 2006 / Motion control of an omni directional mobile robot

3. [학술지(정기간행물)] - Y.Liu, / 2003 / Omni-directional mobile robot controller design by trajectory linearization / ,in:Proceedings of the American Control Conference, 4 : 3423 ~ 3428

4. [학술지(정기간행물)] - Y.Liu, / 2008 / Omni-directional mobile robot controller based on trajectory lineariztion / Robotics and Autonomous Systems 56 : 461 ~ 479

5. [학술지(정기간행물)] - T.K.Nagy / 2002 / Real-time trajectory generation for omnidirectional vehicles / Proceedings of the American Control Conference 1 : 286 ~ 291

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