This thesis develops a control approach to generic formation tasks of multiple mobile robots with inaccurate sensor information. Inaccurate sensor information means that all the robots have only local sensors that cannot accurately measure absolute distances and directions of objects. The main formation task in this paper is to generate formation in which the lead robot becomes the reference of formation, and the others determine their position in relation to the lead robot. The logic is developed considering generic situations and increasing the number of robots participating in formation.
Petri nets are used for modeling and design of the control logic, which can visualize the control models, make it easy to check the states of each robot, and recover from errors.
To evaluate the developed logic, physically homogenous mobile robots are designed and built. Each robot is equipped with eighteen infrared sensors and a UHF transceiver module. The developed control approach is demonstrated with experiments to be successful and efficient for the formation problems of autonomous mobile robots.
본 연구는 제한된 센서 정보를 이용한 다 개체 이동 로봇의 일반적인 대형 형성 작업에 대한 방법론을 제시한다. 즉, 로봇들은 거리와 각도를 정확히 측정할 수 없는 지역 센서만을 이용하여 대형 형성 작업을 수행하게 된다. 대형 형성은 하나의 리더 로봇을 기준으로 하여 다른 로봇들이 자신의 위치를 찾음으로써 진행된다. 본 연구에 제시된 제어 로직은 대형 형성 작업에서 발생하는 여러 상황을 고려하여 대형에 참여하는 로봇 수를 증가시켜 가면서 개발되었다.
제어 방법을 설계하고 모델링 하는 데에 있어서 이산이벤트 시스템 모델링의 도구인 페트리넷을 이용한다. 이를 통해 가시적인 모델링이 가능하고 각 로봇의 상태를 쉽게 확인할 수 있으며 에러 복구작업도 쉽게 수행될 수 있다.
개발된 제어 방법을 평가하기 위해 18쌍의 적외선 센서와 무선 통신 모듈을 가진 이동 로봇이 설계, 제작되었다. 각 로봇은 적외선 센서의 발신 신호에 주파수를 부여함으로써 로봇과 물체를 식별할 수 있다.
제작된 로봇들을 이용하여 실험이 수행되었으며 이 결과는 로봇들의 상대 거리와 각도로 정량화 되었고 대형 형성 작업 중 로봇의 이동 경로를 기록함으로써 나타내었다. 실험을 통해 제시된 제어 방법이 성공적으로 적용되고 효율적임이 입증되었다.
