계단승월이 가능한 시각장애인 유도 로봇 개발 = Development of stair-climbing guide robot for blind person

국문 초록 (Abstract)

현대 사회에 이르러 생활 환경의 향상과 기술의 발달로 복지에 대한 관심이 높아졌으나 국내의 장애인에 대한 복지 시설은 아직 미비한 수준이다. 보도의 점자 블록이나 신호등의 보행 음향 외에 시각 장애인이 실외 활동을 하기 위한 안내 시설이 거의 없어 많은 불편을 초래한다. 따라서 시각장애인을 위한 안전하고 편안한 보행을 위한 보조장치가 필요하다.
본 연구에서는 시각장애인에게 보다 안전하고 편리한 보행보조 수단을 제공하기 위하여 계단 승월이 가능한 유도로봇을 개발하였으며, 이의 시스템은 실외에서 장시간사용이 가능하도록 저전력 구동이 가능한 이동로봇 제어부, 외부 위치 정보를 GPS에 의해 유도가 가능하도록 자기위치추정시스템과 계단 승월이 가능한 메카니즘부로 구성하였다.
제안된 시각장애인 유도로봇의 구동을 위하여 이동 로봇 구동 및 운용 소프트웨어를 개발하였으며, 초음파 센서 어레이를 이용한 장애물 인식을 통한 스테레오 음성 유도 알고리즘, 관성항법시스템을 이용한 주행 경로 보정 시스템 및 알고리즘, 시각 장애인 유도를 위한 점자 보도 블록 인식 기법을 개발하였다.
자기위치추정시스템에서는 자기위치 추적 시스템 H/W와 사용자 인터페이스 개발로서 DGPS수신 모듈과 점자 입력기 및 인터페이스 기법을 개발하였으며, 계단 승월을 위한 유도로봇 메카니즘으로 유성 차륜 방식을 이용하여 이동 메커니즘을 설계하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Interest about welfare by upgrade of living environment and development of technology to reach in modern society but welfare facilities about disabled person are unprepared level yet. It causes many discomforts because there is seldom guidance equipment that the visually impaired except Braillewriter type block or walk sound of signal lamp does outdoor activity.
Therefore, we need auxiliary equipment for more safe and well walk for the visually impaired.
The purpose of this study is to develop a stair-climbing guide robot as auxiliary equipment for the visually impaired.
We developed a control part with low-power usable for many long hours outside the door, self-localization system guiding the robot by using the GPS of localization information and mechanism part with an ability of climbing stairs.
We developed mobile robot driving and operating software to operate the guidance robot for the visually impaired such as obstacle detection with ultrasonic sensor array, obstacle avoidance through the sound imaging method, position calibration using INS (Initial Navigation System) and detection of braille blocks.
In self-localization system, we developed a self-localization H/W and user interface, we adapted DGPS receiver module and suggested a method to interface for braille keypad. For ability of climbing stairs, we constructed wheel mechanism of a guide robot using planetary type.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론
• Ⅱ. 시각장애인 유도로봇
• 1. 계단 승월이 가능한 이동 로봇 메커니즘
• 2. 자기 위치 추정 시스템 및 사용자 인터페이스
• 1) DGPS
• 2) INS
• 3) 사용자 인터페이스
• 3. 유도로봇 제어시스템 및 주행 알고리즘
• 1) 제어 시스템
• 2) 장애물 인식을 통한 스테레오 음성 유도 기법개발
• 3) 시각 장애인 유도를 위한 점자 보도블록 인식
• Ⅲ. 실험결과
• Ⅳ. 결 론