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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

정영종 (충북대학교, 충북대학교 대학원)

지도교수
김곤우
발행연도
2014
저작권
충북대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수14

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

초록· 키워드

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The path planning of a mobile robots refers to the process of finding the path to be arrived at without colliding with an obstacle to the destination of the desired robot. For obstacle avoidance, we need to information about precise location of obstacle and safe distance for avoiding collision with obstacle and an algorithm to calculate the navigation of the mobile robot.

Usually, the path planning need to a separated for navigation of the robot, but in this paper, we omit the process of path planning, and use the algorithm that can navigate the mobile robot directly in real time. since there is no path planning, it is impossible to obstacle avoidance algorithms that are widely know and existing. So we suggest a new obstacle avoidance algorithm that is use optimal solution defined as an optimization problem with constraints, and use the algorithm for obstacle avoidance movement.

In this paper, we defined the destination, positions of the robots and position errors of the robot as the cost function of a quadratic form, and defined navigation of the mobile robot as optimization problem which is minimize the cost function. The cost function is linearized by Taylor Series Expanded Method. Gauss-Newton method is used to determine the position of the wheel. the From wheel position, we obtained a speed of left and right wheel of the differential driven robot. The current position of the robot is calculated by Jacobian matrix of the kinematic model and the wheel speed. Using the calculated current position, we drove the robot directly to reach the destination without path planning.

When an obstacle is recognized in the path, we converted optimization problem, between an obstacle with the mobile robot, with constraints to minimization problem without constraints, using Exterior Penalty method(barrier method). Since the object function, converted minimization problem without constraints, is also cost function, we repeat same manner which is described above. We integrating such methods, and verified the algorithm though Experiments and simulations.

목차

Ⅰ. 서 론 1
1.1 연구 배경 및 목적 1
1.2 논문의 구성 2
Ⅱ. 최적화 기법 4
2.1 최적화 기법의 개요 4
2.2 최적화 기법의 분류 4
2.3 라그랑지 승수법 6
2.3.1 라그랑지 승수 도입 6
2.3.2 라그랑지 승수법 정리 8
2.4 쿤-터커 9
2.4.1 부등식 제약의 다변수 최적화 9
2.4.2 쿤-터커의 조건 11
2.5 비제약 최적화 방법 12
2.5.1 임의 탐색법 12
2.5.2 격자 탐색법 13
2.5.3 변수 순차법 14
2.5.4 패턴방향 15
2.5.5 최급강하법 16
2.5.6 뉴턴법 17
2.5.7 Marquardt법 18
2.6 제약 최적화 방법 19
2.6.1 임의 탐색법 20
2.6.2 순차적 선형계획 20
2.6.3 순차적 이차 계획법 22
2.6.4 가변방향 방법 23
2.6.5 변환기법 23
2.6.6 패널티 함수법 24
2.6.6.1 내부 패널티 함수 방법 26
2.6.6.2 외부 패널티 함수 방법 26
2.6.7 확장 라그랑지 승수법 28
Ⅲ. 이동로봇의 자율주행 알고리즘 31
3.1 이동로봇의 기구학 31
3.2 오차함수와 비용함수의 정의 33
3.3 Gauss-Newton을 이용한 이동로봇의 자율주행 제어 34
Ⅳ. 이동로봇의 장애물 회피주행 알고리즘 40
4.1 장애물 회피 주행을 위한 최적화 문제 정의 39
4.2 시뮬레이션 결과 45
Ⅴ. 비교 시뮬레이션 및 결과 49
5.1 다른 최적화 기법과의 비교 시뮬레이션 49
5.2 포텐셜 필드와 비교 시뮬레이션 50
Ⅶ. 결론 및 제언 53
참고문헌 55
감사의 글 58

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