로봇의 위치 좌표를 이용한 전정안 반사 알고리즘의 구현

소개글

로봇의 위치 좌표를 이용한 전정안 반사 알고리즘의 구현에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 서 론
1.1 연구배경
1.2 연구목적
1.3 연구내용

2. 본 문
2.1 시스템 개괄
2.1.1 System Block Diagram
2.1.2 System Specification
2.2 하드웨어에 대한 분석 및 구현
2.2.1 MCU(micro-controller unit)
2.2.2 Servo motor
2.2.3 Blue tooth
2.2.4 RS-232 Serial Interface
2.2.5 USART
2.3 시스템 흐름도
2.4 신호 처리 알고리즘 (VOR compensation algorithm)
2.5 Simulation (로봇에의 적용)
2.5.1 simulation 방법
2.5.2 simulation 결과
2.6 하드웨어 simulation (로봇에의 적용)

3. 결론 및 향후 연구

4. 참고문헌

5. Abstract

본문내용

. 이 때 target 물체는 파란색 음료수 캔으로 정하였으며 로봇과 물체의 초기거리는 1m로 가정하였다. 로봇의 반지름은 약 15cm이다.
그림13는 실제 로봇이 시계방향으로 45˚ 회전 하였을 때의 영상이다. 화면에서도 볼 수 있듯이 목표물체가 카메라의 시야 중앙에 위치해 있음을 알 수 있다.
그림15는 로봇이 직진 state에 있을 때 시각센서의 영상이다. 마찬가지로 로봇이 직진을 할 때에도 target 물체가 시각센서 시야의 중앙에 위치해 있음을 알 수 있다.
실제 실험을 수행할 때에 시각센서로 사용한 웹캠의 성능이 좋지 않아서 찍은 영상의 화질이 흐리게 나왔음을 알 수 있다. 또한 MCU와 servo motor, 웹캠을 로봇위에 설치하는 과정에서 고정이 쉽게 되지 않아 약간의 진동이 영상에 나타났다. 또한 각종 전선들과 통신을 위한 케이블들의 길이 제한으로 로봇의 움직임이 제한되었다. 이러한 부분이 아쉬움으로 남고 실험여건을 좀 더 개선한다면 지금보다 더 좋은 결과를 도출해 낼 수 있을 것이다.
3. 결론 및 향후 연구
본 논문에서는 모터의 encoder와 MCU, Blue tooth, servo motor를 이용하여 하드웨어 모듈을 구현하고 VOR 알고리즘을 개발하여 실제 로봇에 적용시켜 보았다. 이번 연구의 목표는 보고자 하는 물체가 시각센서 시야의 중앙에 위치하도록 VOR 알고리즘을 구현하는 것이었다. 알고리즘의 구현을 위해서 로봇의 위치좌표에 대한 정보가 필요하고 이 정보를 바탕으로 로봇의 위치좌표에 따른 시각센서의 compensation angle을 계산하였다. 또한 Simulation을 통하여 실제 평면주행로봇에 직접 VOR 알고리즘을 적용하여 보았다. 구현한 하드웨어 모듈을 로봇에 장착하는 과정에서 완벽히 고정되지가 않아서 미세한 진동이 시각센서 영상에 포착되었다. 또한 시각센서와 servo motor의 성능이 좋지 못하여 알고리즘을 적용하는 데에 있어서 약간의 오차가 발생하였다. 향후 연구에서는 simulation 환경을 좀 더 세밀하게 신경 써야 하겠다.
카메라 손떨림 방지 기술, 군사 전함의 물체 추적 기술 등은 현재 산업 전반에 걸쳐서 사용되는 시각 안정화 기술이다. 이번 연구에서 구현한 VOR 시스템이 실제 산업 분야에 적용되기 위해서는 3차원 공간에 대한 개념이 적용되어야 한다. 따라서 이번 연구에서의 2차원 평면에서의 VOR 알고리즘을 바탕으로 3차원 공간에 적용을 해보는 것이 필요하겠다.
특히 GPS 기술을 적용한다면 물체의 위치좌표를 좀 더 정확하게 표현할 수 있을 것이고 보고자 하는 물체가 움직이는 경우에도 그 물체의 위치좌표를 이용하여 좀 더 일반적인 VOR 안정화 시스템을 개발할 수 있을 것이라 기대된다. 또한 다른 기술들과의 접목을 통해, 예를 들면 카메라 물체인식 기술, 가속도 센서를 이용한 VOR 안정화 기술 등, 좀 더 정교하고 안정적인 VOR 안정화 시스템을 구현하는 것도 생각해 볼 수 있겠다.
4. 參 考 文 獻
[1] J.M.Hilkert, "Inertially Stabilized Platform Technology", IEEE control system magazine, 2008, pp. 26-46
[2] Micael K. Masten, "Inertially Stabilized Platforms for optical imaging systems", IEEE control system magazine, 2008, pp. 47-64
[3] 윤덕용, 『AVR ATmega128 정복』, OHM, 2007.
[4] Atmel, http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2467.pdf [Online]
Available.
[5] PyroElectro, http://www.pyroelectro.com/tutorials/servo_motor/index.html [Online]
Available.
[6] http://mil.ufl.edu/~achamber/servoPWMfaq.html, [Online] Available.
5. Abstract
Developing the technology of robot, the research for application a sense of human to vision sensing technologies of robot field is in progress actively. We interest in not only simply seeing but also function of a organ of vision.
Our goal of this project is implementing VOR(vestibulo-ocular reflex) algorithm and applying this algorithm to the industrial robot. We use the motor encoder to get the information of position of robot and the blue tooth module to send data from encoder to PC.
We design MCU(micro-controller unit) board to implement hardware module and use RS-232 Serial communication to communicate data between PC and MCU board. To do this, we investigate the way of implementing hardware system based on understanding blue tooth, mcu, RS-232, servo motor. Then we develop VOR algorithm increasing stability of vision sensing of robot and examine this algorithm through simulation.
Keywords : VOR, vestibulo-ocular reflex, vision sensing, encoder, servo motor.

키워드

전정안,   전정안 반사,   VOR,   시각센서,   엔코더,   servo motor,   로봇,   감각기관