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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이응혁
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 한국산업기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수28
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2021
계단 승강 로봇의 계단 승강 시 랜딩기어를 활용한 자율 승강 기법에 관한 연구
황현창
,
이원영
,
하종희
외 1명
전기전자학회논문지
2021.06
학술저널
계단 승강 로봇의 자율 승강 시 승강 환경 판별을 위한 2D-Lidar기반 선분 추출 기법에 관한 연구
황현창
,
이원영
,
하종희
외 2명
정보 및 제어 논문집
2021.04
학술대회자료
계단 승강 로봇의 자율 승강 시 승강 환경 판별을 위한 2D-Lidar기반 선분 추출 기법에 관한 연구
황현창
,
이원영
,
하종희
외 2명
대한전기학회 워크샵
2021.04
학술대회자료
수동휠체어 탑재형 계단 승강 로봇의 자율 승강 시 충격 완화 및 안전사고 대응 시스템에 관한 연구
황현창
신기술융합학과
2021.01
학위논문
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초록· 키워드
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최근 이동의 어려움을 겪는 교통약자의 수가 매년 증가하고 있다. 이들의 주 이동 보조 기기는 휠체어지만 계단 승강 메커니즘이 구성되어있지 않아 계단을 이용하지 못해 불편함을 겪고 있다. 따라서 휠체어 사용자의 사회참여를 가능하게 하는 요소 중 하나인 이동권 확보를 위하여 장소와 보호자 여부에 상관없이 스스로 안전하게 승강 할 수 있는 로봇 개발의 필요성이 대두되고 있다.
이에 본 논문에서는 무한궤도 기반 계단 승강 휠체어 어시스트 로봇이 안정적으로 계단 진·출입을 보조하는 ToF센서 및 IMU 데이터 기반 랜딩기어 활용 계단 진·출입 시 충격 완화 자율 승강 기법을 제시하고, 2D 라이다로부터 PCD(Point Cloud Data)를 얻고 클러스터링과 가공 과정을 통한 계단 승강 중 벽 충돌 및 주행 방향 틀어짐 등의 안전사고 감지 기법을 제안한다.
본 논문의 실험은 실제 계단 환경과 모니터링 프로그램을 구성하여 진행된다. 상승/하강 방향의 자율 승강 상태 머신을 거리 감지 센서 및 IMU의 데이터로 검증하고, 2D 라이다 데이터를 기반으로 위급상황 시 대처 과정을 확인한다.
본 논문에서 제안하는 랜딩기어를 활용한 계단 진·출입 시 충격 완화 자율 승강 기법을 적용한 결과 탑승자에 가해지는 충격을 줄여 안정감을 크게 높일 수 있었다. IMU를 통한 충격량 측정 실험 결과 랜딩기어의 사용이 상승 주행 중 계단 하단부 진입 시 충격량을 63.63% 줄였고, 상단부 평지 진입 시 52.63% 줄였다. 하강 주행 중 상단부 계단 진입 시 273.46% 감소한 모습을 보여 안전한 자율 승강이 진행됨을 확인할 수 있었다.
2D 라이다 기반 계단 승강 중 벽 충돌 및 주행 방향 틀어짐 등의 안전사고 감지 기법 적용 결과 26°~ 125°의 안전 주행 각도를 범위를 두고 범위 이탈 시 정지 후 모니터링 프로그램으로 탑승자에게 위험에 대한 메시지를 전달하는 것을 확인하였다. 벽과 로봇 사이 상대 위치 파악이 가능했고, 정상적인 위험 대응을 수행하여 벽과의 충돌을 방지하고 안정적인 승강이 가능함을 확인하였다.
이에 본 논문에서는 무한궤도 기반 계단 승강 휠체어 어시스트 로봇이 안정적으로 계단 진·출입을 보조하는 ToF센서 및 IMU 데이터 기반 랜딩기어 활용 계단 진·출입 시 충격 완화 자율 승강 기법을 제시하고, 2D 라이다로부터 PCD(Point Cloud Data)를 얻고 클러스터링과 가공 과정을 통한 계단 승강 중 벽 충돌 및 주행 방향 틀어짐 등의 안전사고 감지 기법을 제안한다.
본 논문의 실험은 실제 계단 환경과 모니터링 프로그램을 구성하여 진행된다. 상승/하강 방향의 자율 승강 상태 머신을 거리 감지 센서 및 IMU의 데이터로 검증하고, 2D 라이다 데이터를 기반으로 위급상황 시 대처 과정을 확인한다.
본 논문에서 제안하는 랜딩기어를 활용한 계단 진·출입 시 충격 완화 자율 승강 기법을 적용한 결과 탑승자에 가해지는 충격을 줄여 안정감을 크게 높일 수 있었다. IMU를 통한 충격량 측정 실험 결과 랜딩기어의 사용이 상승 주행 중 계단 하단부 진입 시 충격량을 63.63% 줄였고, 상단부 평지 진입 시 52.63% 줄였다. 하강 주행 중 상단부 계단 진입 시 273.46% 감소한 모습을 보여 안전한 자율 승강이 진행됨을 확인할 수 있었다.
2D 라이다 기반 계단 승강 중 벽 충돌 및 주행 방향 틀어짐 등의 안전사고 감지 기법 적용 결과 26°~ 125°의 안전 주행 각도를 범위를 두고 범위 이탈 시 정지 후 모니터링 프로그램으로 탑승자에게 위험에 대한 메시지를 전달하는 것을 확인하였다. 벽과 로봇 사이 상대 위치 파악이 가능했고, 정상적인 위험 대응을 수행하여 벽과의 충돌을 방지하고 안정적인 승강이 가능함을 확인하였다.
목차
표 목차 i그림 목차 ii국문요약 iv제 1 장 서 론 1제 2 장 계단 승강 로봇의 연구 모델 및 위해 요인 분석 6제1절 계단 승강 로봇의 무한궤도 모델 분석 6제2절 랜딩기어의 유·무에 따른 충격량 비교 및 랜딩기어 사용 과정 9제3절 계단 승강 과정 중 안전사고 발생 상황 15제 3 장 계단 환경 인지를 통한 자율 승강 기법 18제1절 계단 환경 인지를 위한 센서 시스템 18제2절 자율 승강 상태 머신 20제3절 상승/하강 주행 모드 별 자율 승강 알고리즘 27제 4 장 계단 승강 중 안전사고 감지 및 알림 기법 29제1절 2D 라이다의 Point Cloud Data 전처리 과정 29제2절 계단/벽 구분을 위한 클러스터링 및 선분 추출 기법 34제3절 계단 승강 중 안전사고 구분 및 알림 시스템 41제 5 장 실험 및 고찰 46제1절 계단 승강 실험 환경 및 시스템 구성 46제2절 계단 진·출입 시 자율 승강 실험 49제3절 안전사고 발생 시 감지 및 사용자 알림 실험 54제 6 장 결 론 58참 고 문 헌 59ABSTRACT 62
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