Position Calibration and Navigation of Mobile Robot Using Inertial Sensor and Fuzzy Rules

관성센서와 퍼지규칙을 이용한 이동로봇의 위치 보정 및 주행

  • Published : 2013.05.31

Abstract

In this paper, a moible robot was implemented using information coming from gyroscope and odometry without external measuring devices, which transmit its positional information to server computer. Therefore, it can move to an exact location and carry out various missions in indoor environment. It corrects its own yaw angle precisely with Kalman filter that uses angles from gyroscope and encoder equipped in the robot. Fuzzy Rules are also applied to give accurate position to robot by classifying robot's motions such as straight, curve, and rotation. The proposed mobile robot can be deployed in inaccessible indoor environment where the environmental information is already known in which the robot can move to the destination accurately. Simulation and experimental results show that the corrected positional information in straight, curve, and rotation motions is more accurate compared with the robot using only encoder.

본 논문에서는 외부의 별도 측정 장치 없이 자이로센서 및 오도메트리 정보를 이용하여 실내 환경에서 로봇 스스로 자신의 위치를 추정하고 이를 서버로 전송하는 로봇을 구현하였다. 따라서 이 로봇은 실내 환경에서 목표점으로 정확히 이동하여 임무를 수행할 수 있다. 로봇에 장착된 자이로센서 및 엔코더의 각도 값으로 칼만 필터를 이용하여 회전각을 정밀하게 보정하였다. 퍼지 규칙을 통해 로봇의 직선주행, 곡선주행, 회전의 동작 상태를 결정하여 위치 보정에 적용하였다. 제안된 이동로봇은 환경에 대한 정보를 알고 있지만 사람이 접근할 수 없는 실내 환경에서 임무 수행 시 정확한 목표점으로 이동할 수 있다. 시뮬레이션 및 실험을 통해 직 곡선이동 및 회전운동에서 엔코더만을 사용한 경우보다 정확히 보정된 로봇의 위치 값을 확인하였다.

Keywords

References

  1. F. Figueroa and A. Mahajan, "A Robust Navigation System for Autonomous Vehicles Using Ultrasonics", Control Engineering Practice, Vol. 2, No. 1, pp. 49-59, Feb. 1994. https://doi.org/10.1016/0967-0661(94)90573-8
  2. S. Y. Hwang and J. B. Song, "Upward Monocular Camera Based SLAM Using Corner and Door Features", Proc. of the 17th IFAC, pp. 1663-1668, July 2008.
  3. D. Hannel, W. Burgard, D. Fox, K. Fishikin, and M. Philipose, "Mapping and Localization with RFID Technology", Proc. of ICRA, Vol. 1, pp. 1015-1020, April 2004.
  4. Sung-Ho Kim and Chong yi Zhang, "Application of Kalman Filter to Cricket Based Indoor Localization System", 한국 지능시스템 학회 논문지, 제 18권, 제 4호, pp. 537-542, 2008년 8월.
  5. 주영훈, 송재복, "관성센서를 이용한 임베디드 주행 시스템의 오도메트리 오차 보정", 한국정밀공학회 2008년도 추계학술대회 논문집, pp. 495-496, 2008년 11월.
  6. 김태형, 서강래, 이재연, 이원창, "무선 멀티 홉 센서 네트워크와 이동로봇을 이용한 통합 화재감시 시스템", 제어로봇시스템학회 논문지, 제 16권, 제 2호, pp. 114-119, 2010년 2월.
  7. 유환신, "GPS와 INS를 이용한 야지탐사 차량의 무인화 개발", 한국정보기술학회 논문지, 제 5 권, 제 4호, pp. 31-38, 2007년 12월.
  8. G. Welch and G. Bishop, "An Introduction to Kalman Filter", SIGGRAPH 2001 Tutorial Course 8, pp. 19-34, Aug. 2001.