자율운항 자동차 산업이 무서운 기세로 성장함에 따라 조선/해운 산업 또한 자율화 열풍을 간과할 수 없게 되었다. 이에 대한조선학회도 2020년부터 자율운항보트경진대회를 개최하여 자율화 선박 기술 증진을 위해 힘쓰고 있다. s-sinker의 목적은 기존에 육상 로봇에 사용되던 자율운항 시스템을 선박에 적용하여 최적화하는 것이다.
본 과제에서 만드는 자율 운항 선박의 목적은 스스로 장애물을 인식하고 회피하며 주어진 목표 지점을 향해 항해하는 것이다. 과제 수행 과정은 다음과 같다. 우선 IMU, GPS, LIDAR 등의 센서 데이터를 취합한다. 그 다음 센서 데이터를 통해 현재 선박의 위치를 파악한다. GPS와 IMU를 통해 위치를 추정할 수도 있고 LiDAR의 스캔 데이터를 이용해 위치를 추정할 수도 있다. 위치 추정과 동시에 LiDAR 데이터를 통해 주변 환경의 2차원 map을 만든다. 이 Map을 기반으로 주변 환경의 장애물을 인식하고 장애물 주변으로 다가가는 것을 방지하기 위해 장애물 주위에 cost를 부여한 costmap을 만든다. Costmap과 현재 위치 데이터를 기반으로 목적지까지 장애물에 부딪히지 않고 운행할 수 있는 경로를 계산한다. 계산된 경로를 제대로 따라가기 위해 필요한 속도 데이터를 이용해 모터에 PWM 신호로 변환시켜 입력하는 것으로 자율적으로 목표 지점까지 항해할 수 있다.
위 과정에서 필요한 대부분의 알고리즘은 ROS 상에 구현되어 있고 오픈 소스 API만 사용해도 충분히 뛰어난 자율주행 성능을 얻을 수 있다. 다만 대부분의 프로그램이 육상 로봇용을 제작되었기 때문에 선박의 운동과 맞지 않는 부분이 다수 있어 이 부분들을 수정할 필요가 있다.
본 과제의 결과물을 근해에서 운항하는 해상경비정 등 소형 선박들에 적용할 수 있으리라 예상한다.