배경

Wally (벽면 리프트)는 가이드 레일 추적을 위해 RPLidar C1을 사용합니다.

제약:

• LiDAR를 계속 돌리면 모터 소음이 들립니다 (가전제품으로서 납득하기 어려울 정도).
• 연속 작동은 LiDAR 모터 수명도 단축시킵니다.
• LiDAR 시작에 ~3초가 걸립니다 (초기화 + 안정화).

목표: LiDAR의 정밀도는 유지하면서 움직임 시작은 즉각 반응하게 만들기.

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핵심 문제

움직이기 전에 LiDAR가 준비될 때까지 기다리면 3초 지연이 생깁니다. UX가 좋지 않습니다.

두 가지 이슈가 있습니다:

1. 시작 지연: LiDAR 스핀업, 안정화, 디바운스 체크에 시간이 필요합니다.
2. 신뢰성 문제: LiDAR만 쓰면 가려지거나 일시적으로 데이터가 없을 때 위치를 잃습니다.

핵심 아이디어

오도메트리는 즉시 위치를 알려주지만 시간이 지나면 오차가 누적됩니다. LiDAR는 절대 위치를 주지만 시작 시간이 필요합니다.

해결책: 오도메트리로 바로 시작하고, LiDAR가 준비되면 누적된 오차를 보정합니다.

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접근 방식

1) 오도메트리 우선 시작 + 백그라운드 LiDAR 초기화

이동 명령이 들어오면:

조건	동작
Y/각도가 이미 보정됨	오도메트리로 바로 시작
첫 이동 (보정 전)	최초 보정을 위해 LiDAR 대기

한번 보정되면 이후 모든 이동은 오도메트리로 바로 시작합니다. LiDAR를 기다릴 필요가 없습니다.

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2) 끊김 없는 소스 전환

입력 소스는 guide_valid 플래그에 따라 바뀝니다:

LiDAR 상태	위치 소스	각도 소스
데이터 있음	LiDAR 직접	LiDAR 직접
데이터 없음	오도메트리 + 저장된 보정값	오도메트리 + 저장된 보정값

보정값 저장: LiDAR 데이터가 들어올 때 map_to_odom 오프셋(x, y, yaw)을 업데이트합니다. 데이터가 끊기면 저장된 보정값을 오도메트리에 적용합니다.

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3) LiDAR 라이프사이클 관리 (LidarFsm)

RPLidar 공식 노드는 라이프사이클 제어를 지원하지 않아서 직접 상태 머신을 구현했습니다:

WaitDevice → Init → Running ⇄ Idle

• Idle 상태: 안 쓸 때 모터를 정지시켜 소음을 제거합니다.
• 디바운스: 첫 감지 시 카운트 2배, 이후 1배로 처리합니다.
• LiDAR 독립 설계: 핸들러 콜백으로 다른 LiDAR로 쉽게 교체할 수 있습니다.

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트레이드오프

• 초기 이동 시 정확도: LiDAR 보정이 오기 전까지(~3초)는 정확도가 낮습니다.
• 보정값 drift: LiDAR 데이터가 오래 끊기면 저장된 보정값이 실제와 어긋납니다.

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검증

Wally v2 프로토타입에서 테스트했습니다:

• 오도메트리 우선 시작이 전원을 껐다 켜도 안정적으로 동작
• 소스 전환해도 위치가 튀지 않음
• Idle 상태로 모터 소음 제거

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결과

지표	이전	이후
이동 시작 지연	~3초 (LiDAR 대기)	0초 (오도메트리 우선)
LiDAR 보정 도착	-	~3초 평균
대기 시 모터 소음	계속 울림	무음

• 끊김 없는 전환: 오도메트리 ↔ LiDAR 전환 시 위치 점프 없음
• LiDAR 수명 연장: Idle 상태 관리로 모터 마모 감소

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핵심 교훈

오도메트리 우선 + LiDAR 보정으로 즉각 응답과 절대 정확도 둘 다 확보했습니다:

• 오도메트리로 바로 시작하고, LiDAR가 준비되면 보정
• LiDAR 끊김에 대비해 보정값 저장
• LidarFsm으로 라이프사이클 관리 (소음 감소 + 수명 연장)