항만공사용 사석 고르기 수중로봇의 제어 및 지형인식에 관한 연구

• 영문명: Study on the Control and Topographical Recognition of an Underwater Rubble Leveling Robot for Port Construction
• 발행기관: 한국항해항만학회
• 저자명: 김태성(Tae-Sung Kim) 김치효(Chi-Hyo Kim) 이진형(Jin-Hyung Lee) 이민기(Min-Ki Lee)
• 간행물 정보: 『한국항해항만학회지』제42권 제3호, 237~244쪽, 전체 8쪽
• 주제분류: 공학 > 해양공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2018.06.30

국문 초록

수중에서 로봇으로 사석 고르기 작업을 실시할 경우 로봇 주위의 지형 정보를 실시간으로 제공해야 원격조종이 가능하다. 현 위치로부터 주변지형의 높낮이를 보여줘야 운전자가 작업 계획을 수립하고, 전복과 같은 사고도 예방할 수 있다. 지금까지 지형인식은 멀티 빔 소나에 의해 이뤄졌는데 이는 작업 전후의 품질을 평가하는 용도만 사용되었지 원격조종에서 필요한 실시간 정보로는 사용될 수 없었다. 본 연구는 수중 사석 고르기 작업을 위한 실시간 지형인식 방법을 개발한다. 버킷이 지면을 누를 때 전달되는 힘을 측정해 접촉여부를 판단하고, 실린더의 길이를 읽어 접촉위치를 계산한다. 버킷의 위치제어를 위해 가변 뱅뱅제어 알고리즘을 적용하고 숙련된 굴삭기 운전자의 작업패턴을 프로그램화해 지형인식, 긁기, 밀기, 전진 등의 작업을 자동으로 수행하도록 한다. 개발된 방법은 로봇 몸체로부터 버킷의 거리에 따라 3차원 격자지형을 상대적으로 보여줌으로써 작업자가 쉽게 지형을 인식하고 지형에 따라 작업계획을 세우도록 한다.

영문 초록

When underwater rubble leveling work is carried out by a robot, real-time information on the topography around the robot is required for remote control. If the topographical information with respect to the current position of the robot is displayed as a 3D graphic image, it allows the operator to plan the working schedules and to avoid accidents like rollovers. Up until now, the topographical recognition was conducted by multi-beam sonars, which were only used to assess the quality before and after the work and could not be used to provide real-time information for remote control. This research measures the force delivered to the bucket which presses the mound to determine whether contact is made or not, and the contact position is calculated by reading the cylinder length. A variable bang-bang control algorithm is applied to control the heavy robot arms for the positioning of the bucket. The proposed method allows operators to easily recognize the terrain and intuitively plan the working schedules by showing relatively 3-D gratifications with respect to the robot body. In addition, the operating patterns of a skilled operator are programmed for raking, pushing, moving, and measuring so that they are automatically applied to the underwater rubble leveling work of the robot.

목차

1. 서 론

2. 사석 고르기 수중건설 로봇

3. 다목적 암의 기구학 해석과 유압실린더 제어

4. 제어결과

5. 지형인식, 고르기, 전진

6. 수중실험

7. 결 론

키워드

수중건설로봇 사석 고르기 작업 지형인식 유압서보제어 가변 뱅뱅제어 Underwater Construction Robot Rubble Leveling Work Topographical Recognition Hydraulic Servo Control Variable Bang Bang Control