Due to the increasing interest in autonomously exploring the abundant ocean environment, the development of Autonomous Surface Vehicle (ASV) and Autonomous Underwater Vehicle (AUV) types of ocean robots are gaining great attention that enable to explore the oceans. Such robots can be widely used to monitor the ocean environment or to militarily reconnoiter. The ASV is especially gaining attention that enable to explore the surface of the oceans. To perform their tasks, an accurate localization and a navigation system are essential for the ASV to move safely in harsh environment. This thesis describes autonomous navigation system and vision-based target tracking. In this thesis, the ASV is designed and implemented to track the target using images from the camera sensor. The implemented system is composed of the localization module, the vision module, and the control module. The measured current location and angle data of the ASV are transmitted to the control module on the vehicle and it calculates the control signal to the thrusters. After the surface vehicle
reaches near the target point, it controls its thrusters using the visual tracking algorithm to capture the targets. In order to verify the feasibility of the proposed algorithm, the experiments are conducted.
최근 해양 환경에 대한 관심이 높아짐에 따라 스스로 작업을 할 수 있는 해양 로봇 기술이 발전하고 있다. 그 중 Autonomous Surface Vehicle (ASV)나 Autonomous Underwater Vehicle (AUV) 와 같은 로봇을 이용하여 유인 선박이 하기 힘든 작업을 시도 하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이와 같은 해양 로봇은 사람이 하기 힘든 반복적이고 위험한 작업을 할 수 있다는 점에서 활용도가 높다. 특히 무인 수상 로봇은 바다 위의 환경을 모니터링 하거나 군사적인 목적으로 개발 되어 정찰과 같은 임무를 수행할 수 있다. 그러나 해양 환경은 파도, 조류, 바람과 같은 외란이 존재하기 때문에 로봇이 스스로 작업을 하기에 힘든 환경을 갖고 있다. 이러한 해수면에서 무인 수상 로봇이 안전하게 작업을 수행하기 위해서는 먼저 내비게이션 시스템에 관한 연구가 필수적이다. 본 논문에서는 수상로봇을 설계 및 구현하고, 사용자가 지정한 목표물에 대해서 영상기반의 목표 추종을 수행하기 위한 시스템을 설계하고 구현하였다. 구현된 로봇 시스템은 크게 위치인식 모듈, 영상처리 모듈, 그리고 제어 모듈로 이루어져 있다. ASV는 포획하려는 물체의 위치를 사용자로부터 입력받아 최적 경로를 생성한 후 자율 주행을 시작한다. 센서를 통하여 획득한 로봇의 위치와 각도 정보는 실시간으로 ASV에 설치된 컴퓨터로 입력되며 제어 모듈은 이러한 정보를 이용하여 로봇이 생성된 경로를 추종할 수 있게 한다. 목적지에 도착한 ASV는 카메라를 이용하여 목표물을 발견하고 영상 처리 알고리즘을 이용하여 영상 기반의 목표 추종을 실시한다. 본 논문에서는 제안된 알고리즘의 타당성을 검증하기 위해서 야외 실험을 실시 하였다.
