초음파 배열 센서를 이용한 위치 추정 알고리즘 개발 = Development of The Position Estimation Algorithm Using Ultrasonic Array Sensors

국문 초록 (Abstract)

초음파 배열 센서 시스템은 하나의 초음파 송신부와 네 개의 초음파 수신부로 구송되어 읶으며 물체와 센서간의 거리 정보뿐만 아니라 위치 정보를 취득하기 위해 개발되었다. 제안된 배열 센서 유니트를 이용하여 감지된 물체의 위치를 계산하는 알고리즘을 개발하였으며, 센서 유니트 주변에 산재한 각종 장애물들의 분포를 파악하기 위해 국부 지도 작성 알고리즘을 개발하였다. 본 연구를 통해 개발된 위치 추정 알고리즘과 국부 지도 작성 알고리즘의 성능을 조사하기 위해 실험을 수행한 결과 본 센서 시스템은 감지 영역 내에 위치한 각종 장애물들의 위치를 정확하게 측정할 수 있으며, 서로 근접한 물체들을 분리 인식하는 기능이 우수하며, 작성된 국부 지도는 이동 로봇의 장애물 회피 경로 설정 작업에 매우 유용하게 활용될 수 있다는 사실을 알 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The ultrasonic array sensor system, consisting of one transmitter and four receivers instead of the traditional combination of a transmitter and a receiver, is proposed to identify the location of objects. From the theoretical analysis and the experimental results, it is found that this new array sensor system could derive the information on the position of objects accurately, while the traditional sensor system could provide only the information on the distance to objects.
This sensor system is used to develop a sonar-based local mapping algorithm. The local map is used to find the existence of possible gates, through which the mobile robots can pass, and to select the suitable one in order for the robots to reach the goal safely in the presence of obstacles. The performance of the proposed local map algorithm is demonstrated experimentally in a small working area with several obstacles. It is found that the quality of the resulting local map is sufficient for the avoidance of collisions between the robots and obstacles and for the selection of the suitable gate leading to the goal. It is also shown that the global map of the working area could be obtained by integrating several local maps constructed from different locations and that it matches the actual layout of the working area well.