퍼지 포텐셜 필드를 이용한 이동로봇의 동적 경로 계획

Title
퍼지 포텐셜 필드를 이용한 이동로봇의 동적 경로 계획
Authors
우경식
Keywords
퍼지포텐셜필드를이용한이동로봇의동적경로계획
Issue Date
2012
Publisher
인하대학교
Abstract
과거 로봇은 매우 단순하고 반복적인 업무를 수행하였다. 그러나 최근에는 지능적인 동작이 가능한 로봇들이 요구되고 있다. 따라서 이동 로봇이 목표지점까지의 경로를 생성하는 경로계획에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 논문에서는 동적환경에서의 경로계획을 위해 포텐셜 필드 알고리즘을 사용하였다. 포텐셜 필드 알고리즘은 수학적인 분석이 정밀하고 간결하기 때문에 많이 사용되고 있는 방법이다. 그러나 포텐셜 필드 알고리즘은 장애물의 위치와 속도에 따라 장애물과의 충돌 위험성 문제, 회피 경로의 문제, 목표 지점으로의 도착시간 문제가 발생한다. 이것을 개선하기 위해 포텐셜 필드 알고리즘에 퍼지시스템을 적용하였다. 이동로봇과 장애물의 속도 관계, 위치 관계를 퍼지시스템의 입력으로 하고, 포텐셜 필드 척력함수의 가중치를 출력으로 설정하였다. 이러한 퍼지시스템을 이용하여 포텐셜 필드 알고리즘을 개선하고, 다양한 동적 환경에서의 경로계획을 모의실험을 통해 확인하였다. 모의실험을 통해 장애물의 속도와 위치에 따른 척력의 가중치를 변경하여 다양한 환경에서의 경로계획을 하였다. 그 결과 퍼지 포텐셜 필드를 사용할 때 장애물과의 안전거리 문제와 목표지점으로 도착 시간 문제가 개선됨을 확인하였다.
Description
제 1 장 서 론 1 1.1 논문 배경 및 목적 . 1 1.2 논문 내용 및 구성 . 3 제 2 장 이동로봇의 경로계획 . 5 2.1 동적 환경에서의 경로계획 5 2.1.1 동적 포텐셜 필드 알고리즘 5 제 3 장 퍼지 포텐셜 필드를 이용한 경로계획 . 8 3.1 퍼지 시스템 적용 . 8 제 4 장 모의실험 및 결과 . 15 4.1 모의실험 환경 설정 . 15 4.2 정적 장애물 회피 . 16 4.3 동적 장애물 회피 . 19 제 5 장 결 론 . 34 참고문헌 35 그림 3.1 로봇과 장애물간의 위치관계 9 그림 3.2 로봇과 장애물간의 속도관계 10 그림 3.3 입력변수 의 소속 함수 11 그림 3.4 입력변수 의 소속 함수 12 그림 3.5 출력변수 의 소속 함수 12 그림 3.6 퍼지 추론의 결과 14 그림 4.1 단일 정적 장애물 회피 경로계획 16 그림 4.2 다수 정적 장애물 회피 경로계획 18 그림 4.3 동적 장애물 회피(I) 20 그림 4.4 동적 장애물 회피 경로계획(I)에 따른 로봇의 상태 22 그림 4.5 동적 장애물 회피(II) 24 그림 4.6 동적 장애물 회피 경로계획(II)에 따른 로봇의 상태 26 그림 4.7 동적 장애물 회피(III) 28 그림 4.8 동적 장애물 회피(IV) 29 그림 4.9 동적 장애물 회피(V) 30 그림 4.10 다수 정적 장애물 회피 경로계획 32 표 3.1 룰 베이스 13 표 4.1 모의실험을 위한 파라미터 설정 15 표 4.2 단일 정적 장애물 회피에 대한 비교 17 표 4.3 다수 정적 장애물 회피에 대한 비교 19 표 4.4 동적 장애물 회피(I)에 대한 비교 23 표 4.5 동적 장애물 회피(II)에 대한 비교 27 표 4.6 동적 장애물 회피(III)에 대한 비교 28 표 4.7 동적 장애물 회피(IV)에 대한 비교 29 표 4.8 동적 장애물 회피(V)에 대한 비교 30 표 4.9 다수 동적 장애물 회피에 대한 비교 33
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/23376
Appears in Collections:
Graduate School (일반대학원) > Theses(로봇공학 석박사 학위논문)
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