지역 좌표에서 랭크기반의 다개체 로봇 포메이션 제어

정하민(Hahmin Jung),김동헌(Dong Hun Kim) 한국지능시스템학회 2015 한국지능시스템학회논문지 Vol.25 No.1

본 논문은 다개체 로봇을 위한 랭크 기반의 포메이션을 다룬다. 여기서 제안되는 방법은 이웃한 두 대 로봇의 지역 위치를 이용한다. 전통적인 다개체 로봇의 포메이션을 위한 연구는 모든 로봇의 위치를 파악하기 위해 로봇과 중앙 컴퓨터사이의 통신을 필요로 한다. 그리고 전역좌표에서 모든 로봇의 위치를 참조하여 포메이션 형성 및 로봇 경로가 만들어 진다. 기존의 연구들과는 다르게 제안된 포메이션 형성 방법은 지역좌표에서 이웃한 두 대의 로봇 위치를 사용 한다. 따라서 제안된 방법은 여러 모양의 포메이션을 형성할 때 모든 로봇의 협력 관계는 필요하지 않고 주변의 이웃 로봇 위치를 개별적으로 이용한다. 시뮬레이션 결과는 제안된 방법이 효과적으로 포메이션을 형성할 수 있음을 보여준다. This paper presents a rank-based formation for multiple agents based on potential functions, where the proposed method uses the relative position of two neighboring agents. The conventional formation scheme of multiple systems requires communication between agents and a central computer to get the positions of all multiple agents. In the study, differently from previous studies, the formation scheme uses the relative position of two neighboring agents in a local coordinate system. In addition, it introduces a singular agent association that considers only the relative position between an agent and its neighboring agents, instead of multiple associations among all information about all agents. Furthermore, the proposed framework explores the benefits of different formation types. Extensive simulation results show that the proposed approach verifies the viability and effectiveness of the proposed formation.

컬러 인식에 기반을 둔 스웜 로봇의 자기 조직화 연구

정하민(Hahmin Jung),황영기(Young Gi Hwang),김동헌(Dong Hun Kim) 한국지능시스템학회 2010 한국지능시스템학회논문지 Vol.20 No.3

본 논문에서는 로봇 축구용 카메라를 사용하는 기존 경로계획의 제한적인 사항을 극복하기 위해서 컬러 인식법에 의한 경로계획방법을 제시한다. 제안된 연구에서는 움직이는 목표물이 스웜로봇과 멀리 있어도 로봇의 직선 시야를 기반으로 동료로봇을 따라가며, 움직이는 목표물을 추적 할 수 있다. 제안된 포텐셜 필드는 동료 로봇과의 충돌과 장애물과의 충돌을 피하면서 스웜 로봇들이 움직이는 목표물을 향하여 이동하게 한다. 결국, 스웜 로봇들 사이의 시각적 도움에 의해 최종 목표물에 모든 스웜 로봇들이 도달하게 된다. 제안된 방법은 움직이는 파티클, 즉 점 로봇이 아닌 논홀로노믹 제한이 있는 유니 사이클 로봇들을 대상으로 자기 조직화 방법을 제시하기 때문에 실제 하드웨어 적용시 유용하다. In the study, self-organization by color detection is proposed to overcome required constraints for existing self-organization by an external ceiling camera and communication. In the proposed self-organization, each swarm robot can follow its colleague robot and all swarm robots can follow a target by LOS(Line of Sight). The swarm robots follow the moving target by the proposed potential field, avoiding confliction with neighboring robots and obstacles. Finally, all swarm robots are reached by a sight among swarm robots. In this paper, for unicycle robots with non-holonomic constraints instead of point robot with holonomic constraints self-organization is presented, it enhances the possibility of H/W realization.

다중 스마트폰을 이용한 이동로봇 대상의 레이싱게임 구현

정하민(Hahmin Jung),김동헌(Dong Hun Kim) 제어로봇시스템학회 2013 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.19 No.10

This paper presents the development of a racing game by controlling multiple smartphones based on ad hoc communication. The proposed racing game by the smartphone-based control interface does not require any specific game console or remote controller. Thus, any multiple users who have smartphones are able to play the game in a monitor at the same time. In addition, the developed game is applicable to actual mobile robots in cases where the positions of all robots are measured, since its game unit is a mobile robot model with a differential drive. An experimental result shows that the racing game in a PC can be realized by the proposed communication interface through four iPhones based on acceleration sensors.

아이폰을 이용한 체감형 인터페이스 기반 이동 로봇 제어

정하민(Hahmin Jung),김동헌(Dong Hun Kim) 한국지능시스템학회 2011 한국지능시스템학회논문지 Vol.21 No.3

본 논문에서는 이동로봇의 원격 제어를 위해 조이스틱 혹은 버튼식 원격제어 방법 대신 아이폰을 사용한 체감형 인터페이스 기반의 원격 제어를 제시한다. 제안된 연구는 아이폰의 가속도센서를 사용하여 로봇을 제어하기 때문에 아이폰을 자동차의 핸들로 응용하여 무선으로 로봇 제어가 가능하다. 아이폰을 이용하기 위해 아이폰의 가속도 센서를 측정 및 분석하고 디지털 필터를 사용하여 가속도 센서 값을 안정화 시켰다. 이동 로봇과 아이폰간의 통신을 위해 블루투스 방법이 채택 되었다. 본 연구에서는 네가지의 통신 방법을 제시하였고 이 중 가장 적절한 통신방법을 택하였다. 실험 결과로서 제안된 아이폰 기반의 체감형 인터페이스는 쉽고 편리하게 이동 로봇의 원격 제어를 가능하게 해주었다. In the study, a tangible interface using iPhone is proposed to control a mobile robot, instead of remote control by a joystick or buttons. The robot is controlled by iPhone like a handle bar, since acceleration sensors of iPhone are used in the proposed method. The sensors measure the angles changed on the xyz coordinates of iPhone. And their sensor values are stabilized by digital filters. Bluetooth is chosen for communication between a mobile robot and iPhone. In this paper, four type methods are considered and one of the methods is selected for remote control of a mobile robot. Experimental results show that the robot is easily and conveniently controled by the tangible interface based on iPhone.

스마트폰을 이용한 자율 이동로봇 유닛 제어

정하민(Hahmin Jung),이상용(Sang-Yong Rhee),황승국(Seung Gook Hwang),김동헌(Dong Hun Kim) 한국지능시스템학회 2013 한국지능시스템학회 학술발표 논문집 Vol.23 No.1

PC에서 유닛 제어를 위한 다중 스마트폰의 통신 인터페이스 연구

정하민(Hahmin Jung),김동헌(Dong Hun Kim) 제어로봇시스템학회 2013 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.19 No.6

This study presents the unit control of a PC (Personal Computer) program using multiple smartphones based on ad hoc communication. A design of the data packet that multiple smartphones send to a computer, and a framework that manages and controls the unit in a computer after analyzing the data packet, are proposed. As a result, multiple users are able to control their own units using their smartphones while seeing the monitor connected to a computer. In other words, multiple users can share the same game in a computer or control their units embedded in a system using their smartphones. An experimental result shows that a racing game in a PC can be realized by the proposed communication interface, where four iPhones are used to control their units in a computer. Thus, the proposed framework can be effectively used for unit control in a PC using multiple smartphones.

유니사이클 로봇을 위한 지역최소점 탈출을 갖춘 포메이션 알고리즘

정하민(Hahmin Jung),김동헌(Dong Hun Kim) 제어로봇시스템학회 2013 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.19 No.4

This paper presents formation control based on potential functions for unicycle robots. The unicycle robots move to formation position which is made from a reference point and neighboring robots. In the framework, a local minimum case occurred by combination of potential repulsed from neighboring robots and potential attracted from a formation line is presented, in which the robot escapes from a local minimum using a virtual escape point after recognizing trapped situation. As well, in the paper, potential functions are designed to keep the same distance between neighboring robots on a formation line, i.e. the relative distance between neighboring robots on a formation line is controlled by a potential function parameter. The simulation results show that the proposed approach can effectively construct straight line, V, and polygon formation for multiple robots.

WiFi 통신 기반의 로봇제어를 위한 아이폰 인터페이스 연구

정하민(Hahmin Jung),김동헌(Dong Hun Kim) 한국지능시스템학회 2012 한국지능시스템학회논문지 Vol.22 No.5

본 논문은 아이폰을 사용하여 WiFi 통신을 기반으로 이동로봇을 원격 제어하는 연구에 대하여 다룬다. 무선제어를 위하여 다음과 같은 세 가지 인터페이스를 제안 한다 : 기울기 모드, 방향 터치 모드, 조그셔틀 모드. 세 가지 인터페이스를 평가하기 위해 모니터에 그려진 궤적을 아이폰의 인터페이스를 사용하여 가상 로봇을 제어 하였다. 세 가지 인터페이스의 장단점을 분석하기 위해 표준편차와 오차가 시뮬레이션에서 분석되었다. 제안된 인터페이스는 추가비용이 별도로 필요한 무선 제어기를 휴대폰으로 대체하게 해준다. 실험의 결과로 제안된 인터페이스들이 원격 로봇 제어를 위해 효과적으로 사용될 수 있음을 보여준다. This study presents the remote control of a mobile robot using iPhone based on Wi-Fi communication. The paper proposes the following set of user interfaces : acceleration mode, arrow touch mode, and jog-shuttle mode. To evaluate the proposed three interfaces, a virtual robot is controlled in a monitor to follow a referenced trajectory using iPhone. In simulation, the standard deviation and summed errors are analysed for showing good and weak points of the proposed three interfaces. The proposed interface replace an additional remote controller requiring cost with a cellular phone. Results of an experiment show that the proposed interfaces can be effectively used for remote robot control.

스웜 시스템의 그룹 행동을 위한 조직화된 단일 연합법

정하민(Hahmin Jung),김동헌(Dong Hun Kim) 한국지능시스템학회 2009 한국지능시스템학회논문지 Vol.19 No.3

본 논문은 다수의 에이전트가 있는 스웜 시스템에서 효과적인 그룹행동을 다루는 연구를 한 내용이다. 많은 에이전트들이 그룹 행동을 할 때 효율적인 연합 행동을 할 수 있도록 인공 포텐셜 함수(Artificial Potential Function, 이하 APF)를 사용하였다. 제안된 연구에서는 균일한 에이전트간의 포메이션 형성, 신속한 목표물 이동, 그리고 에이전트간의 충돌 회피를 만족시키는 동적 연합(Dynamic Association, 이하 DA)알고리즘을 소개한다. 동적 연합을 바탕으로 조직화된 단일 연합법 (Systematic Singular Association, 이하 SSA)을 제안하였다. 제안된 계획에서는 장애물과 목표물 사이에도 직선시야(Line Of Signt, 이하 LOS)를 고려했다. 제안된 SSA 규칙과의 비교를 위해, 에이전트 간의 LOS만 고려하는 근거리 에이전트 선택 단일연합(Singular Association, 이하 SA)과 다(多) 연결 에이전트 선택 SA 알고리즘을 사용하였다. 비교의 결과로 제안된 방법에서 두개의 중요한 장점을 확인했다. 첫째, SSA규칙은 동료 에이전트를 잃을 가능성이 상당히 낮고 빠른 에이전트들의 빠른 이동을 만족시킨다. 둘째, 장애물과 목표물 사이의 LOS고려로 인해서 SSA규칙의 간소화는 특히 그룹 이동 시 유리하다. 제안된 알고리즘의 효율성을 자세히 보여주기 위하여 다른 알고리즘과의 비교 시뮬레이션을 제공한다. In this paper, we present a framework for managing group behaviors in multi-agent swarm systems. The framework explores the benefits by dynamic associations with the proposed artificial potential functions to realize complex swarming behaviors. A key development is the introduction of a set of flocking by dynamic association (DA) algorithms that effectively deal with a host of swarming issues such as cooperation for fast migration to a target, flexible and agile formation, and inter-agent collision avoidance. In particular, the DA algorithms employ a so-called systematic singular association (SSA) rule for fast migration to a target and compact formation through inter-agent interaction. The resulting algorithms enjoy two important interrelated benefits. First, the SSA rule greatly reduces time-consuming for migration and satisfies low possibility that agents may be lost. Secondly, the SSA is advantageous for practical implementations, since it considers for agents even the case that a target is blocked by obstacles. Extensive simulation presents to illustrate the viability and effectiveness of the proposed framework.

포텐셜 함수기반의 스웜 로봇 포메이션

정하민(Hahmin Jung),이상용(Sangyong Rhee),김동헌(Dong Hun Kim) 한국지능시스템학회 2014 한국지능시스템학회 학술발표 논문집 Vol.24 No.1