[SLAM] 양정연 교수 SLAM 강의 13강. A Cleaning Robot as a Stochastic Example

2021. 9. 30. 23:15

 

안녕하세요

프로그래밍을 배우는 빛나는 샤트입니다. 

 

SLAM 강의 13번째. A Cleaning Robot as a Stochastic Example

---

*이 포스팅은 목원대학교 양정연 교수님의 SLAM강의 유튜브 영상을 보고 제작되었음을 밝힙니다.

출처: 13강. A Cleaning Robot as a Stochastic Example

---

13강. A Cleaning Robot as a Stochastic Example

 

🎉강의요약

1. 로봇 청소기는 대표적으로 Stochastic한 방법이 필요

2. 의외로 로봇 청소기를 제대로 만들기 어렵다. 과거에 많은 기업들이 Deterministic Method를 이용해 제작했지만 실패

3. 가장 중요한 것은 벽을 따라가는 것인데 충돌하는 과정에서 노이즈가 추가되기 때문에 제대로 된 청소 성능을 보여주기 힘들다.

 

<Stochastic Approach Simple Example with Case Study>
<Example: Cleaning Robot>

벽을 잘 추종해야 한다.
확률적 사고: 문이 열려 있거나 닫혀 있을 수 있다.
로봇 청소기는 Stochastic하게 문제를 풀어야 한다.
wall-follwing이 필요한 이유: 벽 주변을 청소, 적당한 맵을 그려야 하기 때문

 

<Example: Cleaning Robot>

거리 측정 3개를 기본으로 장착하고 있다.
우측의 수식은 로봇 kinematics 방정식. 정확한 바퀴 각속도를 알아도 랜덤 노이즈 때문에 100% 정확한 제어는 어렵다.
자율주행 청소기가 어려운 이유: 충돌이 매우 자주 일어나기 때문. 컨텍 때문에 변수가 계속 발생.

 

<Deterministic Strategy>

바퀴 정보만 알 수 있는데 바퀴 정보는 맞게 보이지만 실제로는 제대로 움직였는지 알 수 없다.

충돌 회피 방법
Case 0) 장애물이 없으면 전진(하지만 실제로는 정확한 직진은 어렵다)
Case 1) 거리 측정 센서값이 threshold보다 작으면(물체와 가까운 경우) 각도를 틀어서 좌/우로 이동
Case 2) 오른쪽 센서의 거리 측정값이 thershold보다 작으면 벽과 충돌할 수 있기 때문에, 궁극적으로는 오른쪽 센서의 거리 측정값이 어떤 범주 안에 있도록 제어. 벽을 따라가게 하기 위해. 15도 정도 틀어서 turn.

> 많은 기업이 이러한 방법을 시도했지만 모두 실패.
> Determinisitc한 방법으로는 불가능
>> 벽에 부딪히게 되면 노이즈가 추가됨 또는 이를 방지하고자 벽에서 먼 곳에서 회전을 하게 되면 벽 주변은 청소가 안된다.
>> 센서가 고장나게 되면 벽에 계속 부딪히게 된다. 어쩌면 끼게 될 수도.

 

<"Curling" with Deterministic Method>

위 영상을 보게 되면 Deterministic Method을 이용한 로봇 청소기.
거리 센서가 부정확해서 벽에 부딪히고 부딪힘에 따라 90도 회전, 회전 하는 도중에 또 부딪혀서 90도 회전하는데 또 부딪혀서 후진. 후진 후 90도 회전해 직진
>> 결국 벽을 따라가지 못해 청소가 제대로 되지 않고 작은 구역을 자주 움직이다가 배터리만 소비하게 된다.

 

<Slip and Wall Obstacles are Not Determined>

현실 세계는 디지털 세계관과 많이 다르다.

S전자의 예시
벽에 부딪히게 되면 Stochastic한 현상이 발생하므로 벽에 부딪히지 않게 하기 위해 약 10cm 정도 간격을 유지하려고 노력. 하지만 벽 주변에 쓰레기가 널려있다.

청소기는 SLAM뿐만 아니라 Stochastic한 현상을 잘 다룰 수 있어야 한다.

벽에 끼이는 현상을 피해야 한다.

1. Slip은 피할 수 없는 현상
2. 벽은 불확실성. Stochastic하다. 고정된 벽임에도 측정 에러는 발생
>> 결론: 현실 세계는 Stochastic한 세계관이다.

 

피드백은 언제나 환영합니다.😊

틀린 부분 있다면 지적해주시고 도움이 되었다면 댓글과 공감 눌러주세요.