온라인 피드백 에러 학습을 이용한 이동 로봇의 자율주행 알고리즘 개발

Abstract

본 논문에서는, 신경망을 이용한 뉴로 인터페이스 설계를 통해 논홀로노믹 이동 로봇을 제어하는 방법을 제시하였다. 특히, 가상의 마스터-슬레이브 로봇 개념을 이용하여, 부분적으로 안정된 마스터 로봇의 역 동적모델이 피드백-에러 학습법을 적용한 신경망을 통해 온라인으로 획득되도록 하였다. 이 피드백 제어기는 PD 보상기에 기초를 두고 있다. 온라인 학습을 위한 신경망은 입력층이 6개의 입력세포들(<TEX>$x_i$</TEX>, i=1~6)로 구성되어있으며, 1개의 은닉층에는 2개의 은닉세포(<TEX>$o_j$</TEX>, j=1~2), 출력층은 2개의 출력세포(<TEX>${\tau}_k$</TEX>, k=1~2)로 구성되었고, 신경망의 온라인 학습을 위하여 최소자승법에 의한 오류역전파 알고리즘을 이용하였다. 본 연구에서 개발된 뉴로 인터페이스의 경로추적제어에 관한 성능은 2-wheel 독립구동이 가능한 논홀로노믹 이동 로봇의 시뮬레이션으로 증명하였다. In this study, a method of designing a neurointerface using neural network (NN) is proposed for controlling nonholonomic mobile robots. According to the concept of virtual master-slave robots, in particular, a partially stable inverse dynamic model of the master robot is acquired online through the NN by applying a feedback-error learning method, in which the feedback controller is assumed to be based on a PD compensator for such a nonholonomic robot. The NN for the online feedback-error learning can composed that the input layer consists of six units for the inputs <TEX>$x_i$</TEX>, i=1~6, the hidden layer consists of two hidden units for hidden outputs <TEX>$o_j$</TEX>, j=1~2, and the output layer consists of two units for the outputs <TEX>${\tau}_k$</TEX>, k=1~2. A tracking control problem is demonstrated by some simulations for a nonholonomic mobile robot with two-independent driving wheels. The initial q value was set to [0, 5, <TEX>${\pi}$</TEX>].