In this thesis, algorithms for detection of the sphere obstacle and obstacle avoidance are described. To detect a sphere obstacle in 3 dimensions, it is need to four sensors to solve algebraic equation. If there is sensor's error in measured distance, we can't get solutions. Because solution is an imaginary number. So we suggest an efficient algorithm to find obstacle center positions and radius using only three sensors. By using suggested algorithm, obstacle's center position and radius errors are less than 2cm when sensor data including 1cm error. And using obstacle's information, we suggest obstacle avoidance algorithm to use a self-motion.
The implementation of the mobile redundant manipulator is described to show the simulation result. We developed a mobile redundant manipulator equipped with 4 ultrasonic sensors. It is controlled by embedded board built in real time operation system(RTAI) based on xscale processor.
본 연구에서는 구 물체 인식 및 회피 알고리즘에 대해서 기술 하였다. 3차원 공간상의 구 물체를 인식 하기 위해서 대수 방정식을 풀어야 되는데, 4개의 초음파 센서가 필요하다. 센서의 측정 거리에 오차가 존재하게 될 경우, 대수 방정식의 해 값이 허수가 나오게 된다. 이런 문제를 해결 하기 위해, 본 논문에는 3개의 센서를 사용하여 효율적으로 장애물의 중심과 반지름을 구하는 방법을 제시 하였다. 제시한 알고리즘을 통해, 센서의 거리 오차가 1cm 일때 장애물의 중심과 반지름을 2cm 오차 안으로 구 할수 있다. 그리고 인식된 장애물의 정보를 바탕으로 셀프 모션을 활용하여 장애물 회피 알고리즘을 제시 하였다. 인식된 장매물의 중심과 반지름을 활용하여, 장애물과 로봇의 충돌을 예측하고 충돌이 예측 될 경우 장애물 회피 가능한 여유 자유도값을 계산 하여 장애물 회피가 이루어 지도록 하였다.
구현된 하드웨어는 로보티즈사의 다이나믹셀을 사용하여 구현 하였다. 4개의 초음파 센서를 부착하여 구 장애물을 인식 가능 하도록 하였다. Xsacle 프로세서 기반의 임베디드 보드를 사용 하였으며 장애물 인식과 회피를 실시간으로 하기 위해서, 실시간 운영 체제 RTAI를 탑재 하였다.
