파티클 필터를 이용한 군집 로봇의 침입자 포위에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

군집 로봇의 협조 행동에 대한 연구는 최근 10년간 활발히 연구되고 있다. 로봇은 상대 로봇의 위치를 확인하여 자신의 이동방법을 결정하고, 이를 통해 임의위치의 이동 로봇들이 일렬종대와 횡대, 여러 집합모양, 원모양등 여러 가지 형태의 로봇집단을 형성 할 수 있을 것이다. 이러한 로봇집단 형성은 무인 잠수함이나 무인 탱크의 배치계획, 침입자에 대한 포위진형 계획 등에 이용될 것이다.
본 논문은 삼변측량을 이용하여 로봇의 상대 위치를 파악하고 계산된 포위위치로 로봇이 이동함으로써 침입자를 포위하는 포위 알고리즘을 제안하였다. 로봇의 정확한 위치파악을 위하여 파티클 필터를 통해 보정하였고, 로봇의 이동은 wall following 기법을 도입한 potential field 방법을 이용하였으며, 로봇 대수에 따른 circle formation으로 포위위치를 정하였다.
컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안한 알고리즘을 실행하고 분석하였고, 이 실험 결과들로서 제안한 알고리즘의 유효성을 나타내었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Robots determine the location of the other robot using wireless sensors. Use it to decide how to move his. And go to any location, will make shape of column and line, circle. In this paper, I propose enclosing algorism based on trilateration, PFM and circle formation.
Specify enclosed point for the number of robots base on between the relative position of the robot in the coordinate system. Particle filter is proposed to improve the accuracy of the location. Robots move by PFM based on Wall following.
In this paper, proposed enclosing algorism is implemented, analyzed, and improvements are suggest based on experimental results obtain from computer simulations. The experimental results are presented to show the effectiveness of the proposed algorism.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론 1
• 제1절 연구의 목적 및 방법 1
• 제2절 논문의 구성 3
• 제2장 이동 로봇의 위치 추정 4
• 제1절 바퀴 엔코더와 자이로스코프 5
• 제2절 삼각측량을 이용한 위치 추정 7
• 제3절 삼변측량을 이용한 위치 추정 11
• 제3장 경로계획 알고리즘 13
• 제1절 Dijkstra's 알고리즘 13
• 제2절 A* 알고리즘 14
• 제3절 Potential Field Method 16
• 1. Wall following 19
• 제4장 침입자 포위 알고리즘 22
• 제1절 포위위치 결정 22
• 제2절 포위위치로 이동 25
• 제3절 파티클 필터를 이용한 포위 26
• 1. 예측단계(prediction step) 26
• 2. 가중치 계산 단계 27
• 3. 재추출 단계(Resampling step) 28
• 제5장 실험 및 결과 29
• 제6장 결론 및 향후 과제 35
• 참고문헌 37
• 부록 40
• 국문초록 41
• ABSTRACT 42