표제지
목차
요약 3
I. 서론 6
1. 연구의 배경 및 목적 6
2. 연구 내용 및 구성 7
II. 배경 지식 9
1. DXF(Drawing eXchange File) 9
1.1. DXF(Drawing eXchange File) 9
1.2. DIME(DXF Import, Manipulation, and Export library) 10
2. 컴퓨터 그래픽스(Computer Graphics) 10
2.1. 컴퓨터 그래픽스 10
2.2. 그래픽 라이브러리 12
3. 가상공간(Virtual Space) 14
3.1. 가상공간 구현의 목적 14
3.2. 연구 동향 14
4. 로봇 그래픽 시뮬레이션 15
4.1. 로봇 시뮬레이션의 목적 15
4.2. 연구 동향 15
5. 실시간 제어 및 모니터링 기술 16
III. 빌딩내부 청소로봇을 위한 그래픽 시뮬레이터 (off-line) 18
1. 프로그램 구조 18
2. CAD 도면을 이용한 3차원 맵 구축 18
2.1. 3차원 맵 구축의 원리 18
2.2. DXF 도면 파싱 19
2.3. 3차원 맵 구축 20
2.4. 도면의 레이어(Layer) 분할 23
2.5. 텍스처 맵핑(Texture Mapping)과 알파 블렌딩(Alpha Blending) 23
3. 주변 환경 물체의 정교한 기하 모델링 24
3.1. 물체 표현 요소(primitive) 확장 24
3.2. 물체의 변형(이동, 삭제), 저장, 적재 26
4. 로봇 모델 인터페이스 28
5. 이동로봇의 기구학을 적용한 그래픽 시뮬레이션 29
6. 이동단말장치로의 확장 31
IV. 빌딩내부 청소로봇을 위한 원격 제어 시스템 (on-line) 33
1. 빌딩내부 청소로봇 33
1.1. 빌딩내부 청소로봇 (ZACSEN3) 33
1.2. 로봇 모델 인터페이스 33
2. 구획별 청소를 위한 청소 구간 설정 및 스케줄링 34
2.1. 청소 구간 설정 34
2.2. 청소 스케줄링 설정 35
3. 네트워크 통신 프로토콜 35
3.1. 네트워크 모듈 구성 35
3.2. 통신 프로토콜 36
4. 실험 37
4.1. 주행 모니터링 및 원격 제어 38
4.2. MPEG-4 코덱을 적용한 영상 모니터링 40
4.3. 기타 로봇 상태 모니터링 41
V. 결론 42
참고문헌 43
Abstract 45
그림 1-1. 로봇의 그래픽 시뮬레이터 6
그림 1-2. 가상공간(Virtual Space) 7
그림 2-1. DXF 도면 9
그림 2-2. DXF Format 9
그림 2-3. DIME Class Hierarchy 11
그림 2-4. 컴퓨터 그래픽스의 활용 12
그림 2-5. OpenGL의 파이프라인과 상태변수 13
그림 2-6. SLAM의 개념과 문제점 14
그림 2-7. 로봇 시뮬레이터 연구 동향(왼쪽 : MSRDS를 이용한 경비로봇, 오른쪽 : Java3D를 이용한 산업용 로봇) 16
그림 3-1. 프로그램 구조 18
그림 3-2. 자동 3차원 도면 맵 생성 19
그림 3-3. 2차원 CAD 도면 (인천시립박물관) 20
그림 3-4. 3차원 맵 빌딩 (인천시립박물관) 21
그림 3-5. 행렬변환을 통한 3차원 시각 설정 22
그림 3-6. 도면의 레이어 분할 23
그림 3-7. 물체 표현 요소 확장의 예 25
그림 3-8. Primitive Objects 표현 26
그림 3-9. Complex Objects 표현 26
그림 3-10. 물체 표현요소 확장을 통한 가상공간 구현 27
그림 3-11. 가상공간의 리모델링(이동, 삭제) 27
그림 3-12. 물체 표현요소들의 데이터베이스 28
그림 3-13. 로봇 모델 28
그림 3-14. 차동 바퀴 이동로봇의 기구학 29
그림 3-15. 로봇의 그래픽 시뮬레이션 30
그림 3-16. 유비쿼터스 컴퓨팅 31
그림 3-17. PC용 프로그램(上)과 모바일 컴퓨터용 프로그램(下) 32
그림 4-1. 빌딩청소로봇 ZACSEN3 33
그림 4-2. 빌딩청소로봇 CAD 모델 34
그림 4-3. 청소 영역 설정 35
그림 4-4. 청소 스케줄링 설정(왼쪽: 스케줄 설정/오른쪽: 스케줄 조회) 35
그림 4-5. 빌딩청소로봇 네트워크 TCP/IP 구성 36
그림 4-6. 네트워크 모듈의 통신 프로토콜 37
그림 4-7. 원격 제어를 통한 모니터링 (이동 모드) 38
그림 4-8. 격자 주행 (청소 모드) 39
그림 4-9. 벽면 주행 (청소 모드) 39
그림 4-10. 자동 충전 (충전 모드) 40
그림 4-11. INT 1000/4000 네크워크 비디오 서버(왼쪽)와 MPEG-4 압축 방식을 이용한 영상 뷰어(오른쪽) 41