Design and Implementation of an Outdoor Autonomous Cleaning Robot System Using SLAM and GPS Integration
Abstract
본 연구는 실외 공용 공간에서 자율적으로 청소 작업을 수행할 수 있는 자율주행 청소 로봇 시스템을 설계하고 구현하였다. 실외 환경은 다양한 조건으로 인하여 실내보다 높은 수준의 자율주행 기술이 요구된다. 이를 해결하기 위해 RTK-GPS 기반 절대 위치 인식과 3D LiDAR 기반 SLAM 상대 위치 인식 활용하여, IMU 및 wheel Encoder 기반 dead Reckoning 기법을 함께 적용하여 위치 인식의 연속성과 정확도를 확보하였다. 청소를 위한 자율 주행 경로 제어를 위해 waypoint 기반 경로 추종 알고리즘을 구현하고 AR 마커 기반 충전 스테이션 도킹 제어 방식을 적용하였다. 실제 충북에 위치한 청남대에서 수행된 시범 운용 실험을 통해 전체 주행 구간의 67%에서 RTK-GPS 기반 자율주행이 수행되었으며, 나머지 33%의 GPS 음영 구간에서도 SLAM과 odometry를 활용하여 안정적인 주행을 유지하였다. 쓰레기 수거 실험에서는 다양한 형태의 폐기물을 100% 수거하는 성능을 보였으며, 도킹 실험에서는 ±2.3 cm, ±2.1° 이내의 정밀도로 100% 성공률을 기록하였다. 본 연구는 실외 공용 공간에서의 청소의 무인화 및 자동화를 위한 기초 기술을 구현한 것으로 청소로봇의 상용화에 큰 역할을 할 것으로 기대되어진다.
Fields of Study & Subjects
Robotics and Sensor-Based Localization
Control and Dynamics of Mobile Robots
Robotics and Automated Systems
Publication details
- Journal / source
- Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
- Volume
- 27
- Issue
- 1
- Pages
- 157–167
- Publication date
- 31 January 2026
- Language
- EN