Since robot has been introduced in 1960s, it has been used in various areas for dealing with the tasks that human was not able to handle. On account of the feature mentioned above, needs for the military robots which are able to manage the military missions without human loss have been concluded as developing multifarious concept of the military robots.
From many different concept of the robots for military-use, SUGV(Small Unmanned Ground Vehicle) has been the most practical solution because of the demand of military reconnaissance and explosive detection during the ground engagement. This type of robot is composed of a mainbody equipped with caterpillar tread and two flippers for overcoming obstacles. it's performance was proven in Iraq and Afghanistan.
However, the limitation of its locomotion type leads to the driving limitation when facing the extreme environments on the field like uneven grounds and ditches. In this reason, there have been conventional approaches studied for overcoming the circumstances. One approach is stabilizing the CoG(Center of Gravity) of the main frame by moving Flippers. the other is avoiding obstacles by sensing the ground environment. In spite of the contribution of these approaches for ensuring its travel-ability, it is evitable for SUGV to face its limitation when the robot is stuck or overturned by sudden changes of environment.
As a consequence, this paper presents the escape algorithm with candidate sequences for various extreme environment of SUGV by using of practical sensors. Firstly, the definition of required escape state is to be delivered. In addition to that, this paper proposes the escape algorithm corresponding to the defined state with the sensors mounted on the robot. In connection of with this issue, I wish to address the dynamic simulation for the feasibility of the algorithm. Finally, the algorithm is implemented on the test-bed for validation of the algorithm with various experiment environments.
휴대형 소형로봇(Packable Small Unmanned Ground Vehicle)은 주행로봇 중 인간이 휴대할 수 있을 정도로 작은 소형로봇을 일컫는다. 최근 들어 각종 주행로봇이 사회 전 반에 걸쳐 요긴하게 쓰일 수 있음을 검증한 이래 기술 개발의 파급 효과가 가장 큰 군사 분야의 소요 제기가 활발하게 진행되고 있는 실정이다. 휴대형 소형로봇이 군사 분야에 응용될 경우에는 내장된 기능에 따라 감시/정찰, 폭발물 탐지 및 처리, 이동 경로 확보 등의 임무를 수행함으로써 동행하는 병사의 부담을 덜어주고 인명 피해를 줄이며 작업의 정확성과 효율성까지 보장하는 효과를 기대할 수 있다.
휴대형 소형로봇의 군사적 운용 시나리오는 다음과 같다. 우선 로봇의 구동 환경과 임무 특성을 고려할 때 야지를 주행할 수 있는 주행성(Traversability)을 가지고 작전에 투입되는데 주행성에 방해요소인 야지환경의 불규칙성으로 인하여 소형 UGV가 주행이 불가한 상황에 놓이게 되고 이 상황은 로봇의 손실로 이어진다. 이러한 손실은 정찰에 주 목적을 가지는 소형 UGV의 가장 큰 약점으로 작용할 수 있다. 본 논문은 이러한 주행 불가상황을 로봇의 센서정보와 플리퍼 회전 그리고 트랙회전을 이용하여 소형 UGV를 주행가능 상황으로 접근하는 일련의 시스템을 제안하였다.
휴대용 소형로봇의 자세복귀는 로봇이 주행하는데 있어서 가장 극한적인 상황에 대하여 대비하는 것으로 로봇의 자세복귀가 필요한 상황에 대한 정의가 필요하다. 2장에서는 이러한 상황을 흔히 교착(Turnover), 전복(Sticking)으로 구분하였다. 이 정의의 타당성을 검증하기 위하여 무게중심을 바탕으로 한 기하학적 방법과 통계적 방법을 기초로 한 반응표면법을 이용하여 이 두 상황에 대해 각각 세부적으로 주행불능상황변수를 결정하였다.
3장에서는 각 주행상황에 따르는 자세복귀과정을 제안하였다. 우선 앞에서 정의한 주행 불능상황을 적절한 자세의 연속적인 과정을 Action Module Inventory에 존재하는 27가지의 단위모션(Unit Motion)에서 추출하여 2장에서 제시한 교착과 전복상태를 극복할 수 있는 배열(Sequence)을 제안함으로써 최종적으로 로봇이 자세를 복귀할 수 있는 시나리오를 자세복귀 필요상황에 맞게 다양하게 구성하였다.
4장에서는 제시한 각 시나리오에 따른 자세복귀 알고리즘을 구성한다. 우선 자세복귀필요상황을 판단하는 로봇의 가용센서들의 입?출력 값들에 대한 특징들을 확인하고, 교착과 전복에 적용될 수 있는 알고리즘을 개별적으로 실제 UGV에 적용하여 실험하고 각 방법에 대한 타당성을 자세복귀시간과 자세복귀율을 기준으로 검증하였다. 마지막으로 전복과 교착의 자세복귀 알고리즘을 조합하여 교착과 전복이 동시에 존재하였을 때의 자세복귀 알고리즘을 제안하고 실제 플랫폼을 이용하여 실험하여 실제 알고리즘의 타당성을 검증하였다.
