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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이귀형
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수7
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본 논문은 조립 작업을 위한 협력 로봇들의 제작과 ROS 기반의 제어 시스템의 개발에 대하여 서술하였다. 단일 로봇의 성능 한계에 따라 다개체 로봇의 연구가 활발히 진행되고 있으나 대부분이 동일한 형태를 가지는 로봇에 대한 연구이거나 편대 이동 제어에 대한 연구이고 로봇의 제작과 실험 없이 시뮬레이션에 그치고 있다. 따라서 본 논문에서는 보다 구체적인 작업으로 블록의 조립 작업을 선정하였고 두 대의 로봇이 협력하여 조립 작업을 수행하는 시스템을 구현하였다.
세 개의 블록을 작업대에 조립하는 조립 작업을 수행하기 위해 서로 다른 형태의 로봇 두 대를 제작하였다. 첫 번째 로봇(로봇1)은 조립 작업이 가능한 로봇팔을 가졌고, 두 번째 로봇(로봇2)은 조립 작업은 불가능하지만 운반이 가능한 로봇팔을 가져 보조 역할을 수행하였다. 서로 다른 두 메커니즘을 동시에 이용하여 쓰러진 블록을 바로 세우는 협력 동작을 수행하였다. 로봇2의 블록 운반 여부와 블록 운반 위치에 따라 다양한 협업 방법을 제안하였고 작업에 소요되는 시간으로 각 협업의 성능을 평가하였다.
블록과 작업대는 카메라 영상처리로 인식하였다. 임의 작업 환경에서 로봇의 위치 추정을 위해 SLAM(Simultaneous Localization And Mapping) 기술을 적용하였다. 다개체 로봇 제어에 적합한 구조인 ROS(Robot Operating System)를 기반으로 로봇 간 통신이 이루어지며 UI는 윈도우프로그래밍 C#으로 개발하고 ROS와 연동시켰다.
본 논문은 Ⅰ 서론, Ⅱ 로봇의 제작과 제어 시스템의 하드웨어 구성, Ⅲ 협업 동작 구현에 필요한 제어 및 영상 처리, Ⅳ 협업 알고리즘의 제안과 시뮬레이션, Ⅴ 실험 및 결과 분석, Ⅵ 결론으로 구성되어 있다. Ⅰ에서는 다개체 협업 시스템 연구의 필요성을 서술하였다. Ⅱ에서는 조립 작업을 구현하기 위해 두 대의 로봇과 제어 시스템을 어떻게 설계하고 구성하였는지 서술하였다. Ⅲ에서는 로봇을 구동시키기 위해 로봇을 어떻게 제어하였는지 서술하였다. Ⅳ에서는 작업과 행동을 정의하고 초기 블록과 로봇의 위치에 따라 고려할 수 있는 협업 방법을 제안 및 평가하였으며, 시뮬레이션을 구현하여 블록과 로봇의 위치 관계에 따라 어떤 차이가 있는지 살펴보았다. Ⅴ에서는 실제로 로봇을 시뮬레이션대로 구동시켜 보고 협업의 효과를 검증하였다. Ⅵ에서는 연구 내용을 정리하였다.
세 개의 블록을 작업대에 조립하는 조립 작업을 수행하기 위해 서로 다른 형태의 로봇 두 대를 제작하였다. 첫 번째 로봇(로봇1)은 조립 작업이 가능한 로봇팔을 가졌고, 두 번째 로봇(로봇2)은 조립 작업은 불가능하지만 운반이 가능한 로봇팔을 가져 보조 역할을 수행하였다. 서로 다른 두 메커니즘을 동시에 이용하여 쓰러진 블록을 바로 세우는 협력 동작을 수행하였다. 로봇2의 블록 운반 여부와 블록 운반 위치에 따라 다양한 협업 방법을 제안하였고 작업에 소요되는 시간으로 각 협업의 성능을 평가하였다.
블록과 작업대는 카메라 영상처리로 인식하였다. 임의 작업 환경에서 로봇의 위치 추정을 위해 SLAM(Simultaneous Localization And Mapping) 기술을 적용하였다. 다개체 로봇 제어에 적합한 구조인 ROS(Robot Operating System)를 기반으로 로봇 간 통신이 이루어지며 UI는 윈도우프로그래밍 C#으로 개발하고 ROS와 연동시켰다.
본 논문은 Ⅰ 서론, Ⅱ 로봇의 제작과 제어 시스템의 하드웨어 구성, Ⅲ 협업 동작 구현에 필요한 제어 및 영상 처리, Ⅳ 협업 알고리즘의 제안과 시뮬레이션, Ⅴ 실험 및 결과 분석, Ⅵ 결론으로 구성되어 있다. Ⅰ에서는 다개체 협업 시스템 연구의 필요성을 서술하였다. Ⅱ에서는 조립 작업을 구현하기 위해 두 대의 로봇과 제어 시스템을 어떻게 설계하고 구성하였는지 서술하였다. Ⅲ에서는 로봇을 구동시키기 위해 로봇을 어떻게 제어하였는지 서술하였다. Ⅳ에서는 작업과 행동을 정의하고 초기 블록과 로봇의 위치에 따라 고려할 수 있는 협업 방법을 제안 및 평가하였으며, 시뮬레이션을 구현하여 블록과 로봇의 위치 관계에 따라 어떤 차이가 있는지 살펴보았다. Ⅴ에서는 실제로 로봇을 시뮬레이션대로 구동시켜 보고 협업의 효과를 검증하였다. Ⅵ에서는 연구 내용을 정리하였다.
목차
Ⅰ. 서 론 1Ⅰ-1. 연구 배경 1Ⅰ-2. 기존 연구 사례 2Ⅰ-3. 연구 목적 4Ⅱ. 로봇의 제작과 제어 시스템의 하드웨어 구성 5Ⅱ-1. 조립 작업의 요구 사양 5Ⅱ-2. 로봇의 설계와 제작 6Ⅱ-3. 통신 시스템 15Ⅱ-4. 제어 시스템 18Ⅲ. 협업 동작 구현에 필요한 제어 및 영상 처리 20Ⅲ-1. 구동부 제어 20Ⅲ-2. 영상 처리 22Ⅲ-3. SLAM 33Ⅳ. 협업 알고리즘의 제안과 시뮬레이션 41Ⅳ-1. 작업 및 행동 정의 41Ⅳ-2. 협업 방법 제안 42Ⅳ-3. 협업 성능 평가 45Ⅳ-4. 시뮬레이션 48Ⅴ. 실험 및 결과 분석 57Ⅴ-1. 실험 환경 구성 57Ⅴ-2. 실험 결과 60Ⅵ. 결 론 69참고문헌 71영문초록(Abstract) 73
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