Real-Time Map-Based Autonomous Navigation of Mobile Robot Using ROS

Abstract

모바일 로봇 공학 분야에서는 모바일 로봇이 정해진 장소로 주행하기 위해 충돌 없는 안전한 주행이 필요하다. 충돌 없는 안전한 주행을 위한 방법으로는 실시간 장애물 회피 방법과 경로 계획 방법이 있다. 먼저, 실시간 장애물 회피 방법은 로봇이 움직이거나 예측할 수 없는 환경에서 주행하기에 적합하고, 경로 계획 방법은 로봇이 고정된 환경에서 목표 위치에 도착하기에 적합하며 이러한 방법들은 ROS를 통해 구현되었다. ROS는 항법 모듈인 주변 환경 맵핑, 로봇의 위치 인식, 경로 계획, 그리고 장애물 회피를 위해 모바일 로봇 분야에서 실시간으로 로봇 SLAM을 구현하는 데 사용된다. 이 논문은 모든 항법 모듈을 함께 작동하여 고정되어 있거나 움직이는 장애물을 충돌하지 않게 회피하면서 목적지에 도달할 수 있도록 실제 환경에서 모바일 로봇을 주행하기 위한 플랫폼을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이 논문의 결과는 대한민국에 있는 조선대학교의 실내 환경에서 시뮬레이션과 실험을 통해 검증되었으며, 주변 환경을 자율적으로 탐색하면서 로봇의 더 나은 성능을 위해 맵핑 및 위치 인식 매개변수에 따른 효과를 연구하고 조사했다. 마지막으로, 다양한 경유점을 통해 모바일 로봇을 자율적으로 주행하기 위한 GUI(Graphical User Interface)를 개발하고 있다.|Many applications of mobile robotics necessitate the safe planning of a collision-free motion to a defined place. Real-time obstacle avoidance strategies enable reactive motion in dynamic and unpredictable situations, whereas planning approaches are best suited for achieving a goal position in known static environments. A ROS-based approach is presented to address the challenge of robot SLAM, which has been used in real-time applications to construct the map the environment, localize the robot within the environment, plan paths, and avoid obstacles. It is demonstrated that all navigation modules can coexist and work together to reach the destination without colliding with static and dynamic obstacles. The goal of this thesis is to provide a platform for guiding a mobile robot in a real-world environment while avoiding static and dynamic obstacles. Our results were validated at Chosun University in South Korea, through simulation and testing in indoor environments, and the effect of mapping and localization parameters was studied and investigated for better performance of the robot while navigating autonomously in the environment. In addition, a Graphical User Interface (GUI) is being developed to guide the mobile robot through various waypoints autonomously.