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 최근 자율주행 로봇은 다양한 서비스 분야에 응용되어 활용되고 있다. 이륜 차동 구동형 로봇은 휠 매커니즘이 비교적 단순하여 많이 사용된다. 휠 엔코더 측정값을 바탕으로 상대적 위치를 추정하는 위치추정 기술이 있다. 위치추정의 성능 향상을 위하여 정확한 오도메트리를 바탕으로 한 상대적 위치추정 기법이 중요하다. 하지만, 주요 단점으로는 오차가 누적되는 것이다. 오도메트리가 주요한 위치 추정 정보를 제공하기 때문에, 오도메트리의 정확성은 전반적인 위치 추정 성능에 직접적인 영향을 준다.

오도메트리 오차는 시스템적 오차와 비시스템적 오차의 두 가지 형태가 있다. 시스템적 오차는 이동로봇의 기구학적 모델링 오차에 의한 것이고, 비시스템적 오차는 불규칙한 노면 조건 또는 휠 미끄러짐 등에 의해 발생된다. 시스템적 오도메트리 오차는 기구학적 파라미터의 보정을 통해 감소시킬 수 있다. 본 학위 논문의 목적은 이륜 차동 구동형 로봇의 모델링 오차를 포함한 휠 간격과 휠 직경 차이에 대한 기구학적 파라미터의 정확한 보정 기법을 제안하는 것이다. 이동 로봇이 개루프 제어로 주행할 때, 로봇의 전체적인 위치 및 방향각 오차는 직접적으로 기구학적 모델링 오차의 영향을 받는다. 논문에서는 이동 로봇의 개루프 운동 이후 실험적 위치 및 방향각 오차의 초점을 맞추었다.

본 학위 논문의 장점 중 하나는 방향각 오차를 다룬 것이다. 기존의 연구들에서는 방향각이 아닌 위치 오차를 중점으로 문제를 다루었다. 방향각 오차를 사용하면 절대 위치 측정 센서가 필요하지 않다는 이점이 있다. 실험적 방향각은 내장된 자이로 스코프 또는 컴퍼스 센서 등을 이용하여 쉽게 측정 가능하다. 뿐만 아니라, 기구학적 파라미터 오차가 있는 방향각 오차는 근사식을 사용하지 않고 계산 가능하다. 기존 연구들에서는 위치 오차를 이용하기 때문에 근사식을 사용하였다. 이를 통해 제안된 보정 기법의 정확도는 기존 방법들보다 더욱 향상 될 수 있다. 또한, 오도메트리 보정은 복잡한 장비 없이 야외에서도 실행이 가능하다. 제안된 기법의 유용성은 상용 자이로 센서를 이용하여 실내·외 환경에서 실험적으로 검증되었다.

둘째, 오도메트리 보정을 위한 시험 경로의 설계 지침을 제안하였다. 적절한 시험 경로의 설계를 통해 보정 성능은 향상될 수 있다. 시험 경로의 형상과 크기는 휠 직경, 보정식과 오도메트리 오차를 고려하여 신중하게 결정되어야 한다. 보정 실험 시 주요한 두 시스템적 오차에 의한 방향각 오차를 측정하기 위하여 정사각형 시험 경로를 사용하였다. 비시스템적 오도메트리 오차는 실제 보정 시 중요한 문제가 된다. 따라서, 시험 경로의 크기는 시스템적 오차와 비시스템적 오차의 분포를 고려하여 설계되었다. 모의 실험과 이동로봇 실험을 통하여 제안된 보정 기법이 더욱 정밀한 보정 결과를 얻을 수 있음이 검증되었다.

제안된 보정 기법은 실험적으로 검증되었고 기존 기법과의 양적 비교를 통해서 장점이 증명되었다. 향상된 오도메트리 성능은 이동 로봇의 위치 추정 정확도를 높일 수 있다.

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