가상 슬레이브 정동역학 보정에 기반한 원격제어 시스템 개발

양정연(Jeong-Yean Yang) 한국콘텐츠학회 2018 한국콘텐츠학회논문지 Vol.18 No.7

원격제어는 명령을 전달하는 마스터 장치와 원격지에 위치한 로봇을 슬레이브로 간주하는 방식이다. 이러한 원격제어의 경우, 양 에이전트 간의 동특성, 전송속도 차이에 의해 가상환경을 이용한 가상 슬레이브를 통해 조작자가 원격제어의 특수성을 선행 수행하는 것이 일반적이다. 기존의 가상 슬레이브는 연산량의 한계에 의해 동역학적 효과를 제거한 그래픽 모델로 구성하는 것이 일반적이나 이는 원격지 로봇의 동특성이 무시되어 실제 원격제어시의 실재감을 살리기 어렵다. 본 논문에서는 로봇의 정동역학 모델을 이용하여 이를 원격제어에 활용하고, 가상 환경에서 상대적으로 느린 제어 주기에 의해 발생하는 정동역학의 수치오류를 보완하는 보상 기법을 제안하고 이를 실제 환경과의 원격제어와 비교하고자 한다. Teleoperation is defined with a master device that gives control command and a slave robot in a remote site. In this field, it is common that a human operator executes and experiences teleoperation with a virtual slave, and preliminary learns dynamic characteristic and network environment from both agents. Generally, a virtual slave has neglected forward dynamics and its kinematic model has been implemented in computer graphics. This makes a operator to experience actual feelings. This paper proposes a dynamic teleoperation model in which a robotic forward model is applied. Also, a novel compensation method is proposed to reduce the numerical error problems in forward dynamics caused by low control sampling rate. Finally, its results will be compared to the teleoperation in an actual environment.

사용자 추적 기능을 가진 야외용 테니스 훈련용 장치 개발

양정연(Jeong-Yean Yang) 한국콘텐츠학회 2020 한국콘텐츠학회논문지 Vol.20 No.3

본 논문은 사용자 위치를 인식하여 공을 자동으로 서브하는 테니스 훈련용의 로봇 개발을 목적으로 한다. 로봇 기술을 스포츠 분야에 활용하는 경우, 야외 환경 및 스포츠 경기 방식의 특수성에 기인하여 시각, 음성과 같은 모달리티 인식에 다양한 문제점이 존재한다. 영상 정보를 이용하여 경기장 내의 사용자 가로 및 깊이 방향의 위치를 인식하는 과정에서, 네트 주위에서의 사용자 자세 변화에 따른 위치 오차 감소를 위해 가우시안 혼합 모델 및 칼만 필터를 적용하고, 이에 따라 해당 위치로 공을 서브하는 기능을 구현하고자 한다. 이를 위해 팬 틸트 기반의 움직임이 가능한 로봇 구동부 및 공압 제어 기반의 공을 발사하는 기능을 구현하고, 이를 다계층의 소프트웨어 구조로 구성하였다. 최종적으로 실험을 통한 추적 기능 및 훈련용 장치의 실효성 및 보완점을 논하고자 한다. This paper focused on the development of sports robot that detects a human player and shots a serve ball automatically. When robot technologies apply to the sports machine, the domain problems occurs such as outdoor environments and playing condition to recognize the visual and the vocal modalities. Gaussian mixture model and Kalman filter are used to detect the players position in the left, right, and depth direction and to avoid the noises caused by the players posture variation around the net. The sports robot is designed by the pan-tilt structure to shot a serve ball by pneumatic control under the multi layered software architecture. Finally, the proposed tracking and the machine performance are discussed by experimental results.

산업용 자율 주행 로봇에서의 격자 지도를 사용한 강화학습 기반 회피 경로 생성기 개발

양정연(Jeong-Yean Yang) 한국콘텐츠학회 2019 한국콘텐츠학회논문지 Vol.19 No.3

자율 주행은 이동 로봇의 핵심적 기술로써, 측정된 센서 정보를 토대로 불확실한 위치 정보를 이용한 지도 작성 및 수정 기능과, 불확실한 지도 및 센서 정보를 이용한 로봇의 위치 인식 기능으로 구성된다. 자율주행은 이러한 주행 위치의 불확실성에 기반한 확률론적 방법론과 함께 주행 시 장애물의 감지 및 회피 경로의 생성, 반복적 주행 패턴에 따른 경로 관리 기능이 필수적 요소이다. 거리 기반의 스캐너를 통해 관측된 센서 입력은, 지도 구성에 사용된 벽과 같은 정적 물체와 주행 시의 사람처럼 움직이는 동적 물체와의 구별이 필요하기 떄문에 장애물 감지에 어려움이 있다. 본 논문에서는, 이러한 자율 주행 환경에서 기존의 정적, 동적 개체의 판별 방식과 비교하여, 장애물 회피를 위한 저해상도 격자 공간의 생성 및 강화학습을 이용한 경로 생성을 다루고자 한다. 최종적으로 실험을 통해 제안된 방법론의 실효성을 검증하고자 한다. Autonomous locomotion has two essential functionalities: mapping builds and updates maps by uncertain position information and measured sensor inputs, and localization is to find the positional information with the inaccurate map and the sensor information. In addition, obstacle detection, avoidance, and path designs are necessarily required for autonomous locomotion by combining the probabilistic methods based on uncertain locations. The sensory inputs, which are measured by a metric-based scanner, have difficulties of distinguishing moving obstacles like humans from static objects like walls in given environments. This paper proposes the low resolution grid map combined with reinforcement learning, which is compared with the conventional recognition method for detecting static and moving objects to generate obstacle avoiding path. Finally, the proposed method is verified with experimental results.

파이프 체결을 위한 3차원 측정 및 기구적 구속조건 기반의 설계 방식

양정연(Jeong-Yean Yang) 한국콘텐츠학회 2022 한국콘텐츠학회논문지 Vol.22 No.3

선박은 다양한 파이프 배관을 필요로 하는 거대한 시스템에 해당한다. 내부의 복잡한 파이프를 배치하는 것은 설계 도면을 따라 진행되지만, 실제 현장에서는 측정 및 시공 오차에 의해 파이프간 체결 위치가 서로 맞지 않는 경우가 다수 발생하게 된다. 이러한 경우, 연결할 양쪽 파이프의 위치를 측정하여 어긋난 위치를 보정하는 파이프 체결부를 새로 설계하여 연결작업을 완료하게 된다. 본 연구는 이러한 오차를 가진 파이프 체결 공정을 기술적 접근을 통해 보완하고자 한다. RGBD 센서의 질점 정보를 이용하여 파이프 위치를 측정하고 양쪽 파이프간의 상대적 위치, 방향의 틀어짐을 로봇의 역기구학으로 해석하여 체결부 파이프의 외관을 보정, 설계하는 방법론을 제시하고자 한다. 파이프의 위치 측정을 위한 질점기반의 정합 과정 및 확률 기반 접근론인 RANSAC을 이용하여 파이프의 좌표계를 추정하고 실험을 통해 제시한 방법의 정확도를 논하고자 한다. 또한 파이프 체결부 설계를 위해 최소한의 자유도를 이용하여 연결가능한 기구학적 정보의 추출 방법론을 다루고자 한다. Ship is a huge system including a variety of pipe arrangements. Pipes are installed according to the design layout, however the end poistion of pipes are not well matched owing to its measurement and construction errors. In this situation, the customized pipe fitting is frequently designed to connect with both pipes, the position of which are manually measured. This paper focused that these two coordinates are measured by point cloud from RGBD sensor and the relative transformation induced by positional and orientational differences is calculated by inverse kinematics in robotics theory. Therefore, the result applies for the methodology of the pipe connection design. The pipe coordinate that is estimated by the matching and the probabilistic RANSAC method will be verified by experiments. The kinematic design parameters are computationally calculated by using the minimum degree of freedom that connects both pipe coordinates.

로봇 기술을 활용한 키네틱 아트 조형물에서의 제스쳐 표현 및 3차원 시뮬레이터 기반의 다개체 동기화

양정연(Jeong-Yean Yang),권오훈(Oh-Hun Kwon),권동수(Dong-Soo Kwon) 한국HCI학회 2012 한국HCI학회 학술대회 Vol.2012 No.1

동적 움직임과 미술 영역을 융합한 키네틱 아트의 경우, 로봇 기술을 활용한 사례가 증가하고 있다. 이러한 이질적인 두 분야의 융합은 각 요소의 장단점을 상호 보완함을 전제로 한다. 본 논문은 목조 두상과 2 축 팬틸트 로봇을 결합한 전시 조형물의 개발 사례를 토대로, 각 개체별 제스쳐 생성의 방법론에 대해 소개하고, 네트워크 기반의 다수 조형물의 모션 동기화 구현 사례에 대해 논하고자 한다. The kinetic arts that combines the conventional arts with dynamic movement has the tendency of robot-based arts in recent years. It is clear that this kind of hybrid system should be complementary to each other. In this paper, with the hybrid system based on wooden sculptures controlled by 2 axis pan-tilt typed robot, we proposed the gesture generation for task execution in standalone mode and the synchronization of multiple robot agent.

로봇 청소기의 주행을 위한 확률적 분포 정책 모델링과 이에 기반한 추계적 전략

양정연(Jeong-Yean Yang) 한국정보기술학회 2016 한국정보기술학회논문지 Vol.14 No.11

This paper describes a study on the locomotion of a cleaning robot through a stochastic strategy. Considering that a cleaning robot has the limitation of sensors and actuators, stochastic approaches are proposed to improve the locomotion performance in uncertain environment where unknown shaped objects exist. The proposed stochastic strategy, which is based on the policy that depends on probabilistic distribution, has the functionalities of obstacle avoidance, space searching, and wall-following. Each task is developed under the concept of probabilistic distribution, which does not depend on sensor and actuator accuracy. From the virtual and the actual experimental results, the proposed stochastic strategy is characterized by its robustness in uncertain environment. As a result, the proposed strategy is possibly extended into space estimation according to the continuous wall-following function.

OX 퀴즈 게임을 통한 인간-로봇 감정 상호작용 실험

박종찬(Jong-Chan Park),김형록(Hyung-Rock Kim),양정연(Jeong-Yean Yang),박경숙(Kyung-Sook Park),권동수(Dong-Soo Kwon) 제어로봇시스템학회 2006 제어로봇시스템학회 국내학술대회 논문집 Vol.2006 No.6