• 대한토목학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.2551-2562
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• 2013

2006년부터 국내에서는 운전자의 개입 없이 완전 자동화 방식으로 동작하는 지능형 굴삭 로봇을 개발하고 있다. 이러한 굴삭 로봇을 개발함에 있어 주변(로컬영역) 작업환경의 지형이나 이동 경로상의 장애물, 굴삭기에 접근하는 상차트럭 등의 객체를 정확하게 탐지하는 기술은 작업품질과 안전성 확보 측면에서 필수적으로 요구되는 핵심기술이다. 선진 외국에서는 토공 자동화 장비의 로컬영역 3차원 모델링을 위하여 광대역 3D 레이저 스캐너나 스테레오 비전 카메라와 같은 센서를 사용하여 주변 지형을 3차원으로 모델링하는 연구를 수행하였으나, 센싱 시스템 구축에 지나치게 높은 비용이 소요되거나 모델링 결과에 노이즈가 다수 발생하여 모델링 속도가 과다하게 소요되는 문제점이 있었다. 이 연구에서는 지능형 굴삭 로봇의 로컬영역 3차원 모델링을 위하여 현재까지 개발된 3차원 작업환경 모델링 센서의 기술 사양과 장단점을 분석하고, AHP 분석을 통하여 센서별 적용가능성을 분석한다. 또한 실제 토공사 작업현장의 현장실험을 통해 해당 센서의 3차원 모델링 품질과 정확성을 분석하고 지능형 굴삭 로봇의 로컬영역 3차원 모델링에 가장 적합한 센서 선정 및 현장 적용성을 검증하고자 한다.

• 유공압시스템학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.9-15
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• 2009

Hydraulic excavators are the representative of field robot and have been used in various fields of construction. Since the excavator operates in the hazardous working environment, operators of excavator are exposed in harmful environment. Therefore, the hydraulic excavator automation and remote operation system has been investigated to protect from the hazardous working environment. In this paper, remote operation excavator system is developed using the mini hydraulic excavator and the tracking control system of each links of excavator is designed. To apply the tracking control system, the adaptive sliding mode control algorithm is proposed. It is found that the performance of the proposed control system is improved through experimental results of using the remote operation excavator system.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제12권6호
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• pp.130-141
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• 2011

2006년부터 한국에서 개발중인 지능형 굴삭 시스템(IES)은 이동, 굴삭, 상차를 포함하는 굴삭 작업 일련의 과정을 전자동으로 실현하기 위한 프로젝트로서, 굴삭 로봇 주변 지형의 3차원 모델링과 상차트럭의 위치, 사람의 접근, 이동경로상의 장애물 등의 객체를 정확하게 탐지하는 기술은 굴삭 자동화 장비의 작업 품질과 안전성 확보 측면에서 필수적으로 요구되는 핵심 요소 기술이라 할 수 있다. 이 연구의 목적은 레이저 스캐닝 시스템을 이용하여 지능형 굴삭 로봇 주변의 지형과 객체를 3차원으로 탐지함으로써 자동화 굴삭 작업의 품질과 안전성을 확보하는 데 있다. 본 연구에서는 굴삭기 주변의 3차원 지형으로부터 객체의 위치, 높이, 너비, 형상 정보를 추출하는 알고리즘을 제안하였으며, 실제 토공현장을 대상으로 한 실험을 통하여 알고리즘의 성능을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.226-229
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• 2009

굴삭기는 다양한 산업 분야에서 폭넓게 이용되고 있는 대표적인 장비임에도 불구하고 작업 환경은 매우 열악하여 굴삭 조종자는 각종 소음이나 진동, 분진에의 노출뿐만 아니라 산업재해의 위험성 또한 높다. 이러한 문제점들을 타개하기 위하여 현재 국내에서는 2006년부터 지능형굴삭시스템(Intelligent Excavating System)에 의한 자동화된 굴삭기의 개발을 위하여 연구를 진행 중에 있다. 자동화 굴삭시스템 구축에 있어서 센싱(sensing)을 통해 획득된 지형 및 주변 환경정보를 활용하여 숙련공의 휴리스틱스(heuristics)를 바탕으로 설계된 모듈을 통해 최적의 굴삭 작업 계획을 세우고, GUI (Graphic User Interface)를 제공하여 실시간 작업진행 상태 파악 및 모니터링(monitoring) 내용을 굴삭기 조종자와 공사 감독관에게 제공하는 Task Planning System의 개발은 생산성, 안전성, 작업의 품질 및 장비의 성능에도 지대한 영향을 미치며 자동화된 굴삭시스템을 개발함에 있어서 필수적으로 요구되어지는 핵심기술이다. 본 논문에서는 자동화 굴삭시스템을 위한 자동화 계획생성 시스템인 Task Planning System의 현재까지 진행된 연구 내용과 모니터링 및 작업에 대한 최소간섭을 위한 Task Planning System Interface를 소개한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.363-375
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• 2013

오늘날 숙련된 굴삭기 운전자의 부족현상은 갈수록 심화되고 있으며, 자원개발 및 새로운 생활공간 창출 등을 목적으로 운전자가 접근하기 어려운 극한환경에서 토공작업의 필요성이 증가함에 따라 전 세계적으로 토공완전자동화를 위한 무인화 굴삭로봇 개발의 노력이 경주되고 있다. 국내에서도 지난 2006년 말부터 국토해양부 건설기술혁신사업의 일환으로 '지능형 굴삭시스템' 연구단을 구성하여 연구를 지속하고 있다. 본 논문에서는 지능형 굴삭시스템의 작업계획생성시스템이 갖추어야 할 세부요소기술 중, 굴착작업의 위치, 범위, 목표, 순차 등 굴삭로봇의 운용단위 작업명령정보를 생성하기 위한 정보화단위를 제공하는 로컬영역설계모듈의 연구개발내용에 대하여 설명한다. 로컬영역의 설계는 굴삭로봇의 제원, 작업메커니즘, 휴리스틱 및 구조적안전성 등 여러 영향요소가 고려되어야 안전하고 효율적인 굴착작업을 보장하는 작업계획을 생성할 수 있다. 따라서 로컬영역의 설계요소를 분석하기 위하여 현장조사를 통한 개념적 설계를 수행하고, 상세설계를 통해 설계변수를 도출하였으며, 휴리스틱 및 구조적 해석요건을 만족하도록 설계내용을 정량화하였다. 마지막으로 로컬영역설계모듈을 개발하기 위한 알고리즘을 구축하고, 개발된 모듈을 검증하였다.

• 레미콘
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• 9호통권17호
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• pp.88-95
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• 1988

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1991년도 한국자동제어학술회의논문집(국내학술편); KOEX, Seoul; 22-24 Oct. 1991
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• pp.951-956
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• 1991

굴삭기 엔진 펌프시스템을 실험결과에 근거해서 모델링하여 수치적으로 시뮬레이션을 행하였다. 엔진.펌프시스템은 그 구성이 복잡할 뿐만 아니라 시스템자체의 비선형성,작업에 따라 시스템에 가해지는 불확실한 외란, 파라미터의 변동으로 인하여 정확한 모델링을 행하기는 다소 어려움이 있었다. 비례제어만을 사용시는 정상상태오차의 발생,초기의 회전수저하등으로 인하여 적합하지 않았다. 이를 개선하기 위하여 PID제어를 사용하였을 경우 정상상태오차는 제거할 수 있으나 정착시간이 길어지는 것을 볼 수 있었다. 슬라이딩모우드에 의한 제어법을 적용하였을 경우 정상상태오차,정착시간,최대회전수저하량을 모두 만족하였으나 과도상태에서 오실레이션이 발생하는 현상을 볼 수 있었다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.51-58
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• 2006

가상생산은 새로운 제품의 개발, 새로운 설비의 개발, 새로운 생산시스템의 개발에 활용할 수 있는 매우 유용한 기술이다. 이 기술을 사용하면 실제 생산활동이 수행되기 이전에 다양한 설계오류를 수정할 수 있다. 본 논문은 가상생산기술을 굴삭기 생산공정에 적용한 사례다. 굴삭기 상부 부품의 하나인 붐과 상판회전체의 최종 용접공정을 연구의 대상으로 선택하였다. CATIA를 이용하여 각 부품의 3D 모델과 치구의 3D 모델을 개발하였으며, IGRIP을 이용하여 용접공정의 3D 시뮬레이션 모델을 개발하였다. 이러한 3D 모델들을 치구의 설계검증과 로봇시스템의 동작경로 검증등에 활용하였다. 결과적으로 수동 용접공정을 로봇을 이용한 자동용접공정으로 전환하였으며, 그 과정에서 설계오류에 의해 발생하는 재 작업시간과 비용을 감축시켰다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.136-145
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• 2009

'지능형 굴삭시스템 개발'은 센서기술, 로봇기술들을 융합하여 토공 작업환경을 인식하고 작업 계획을 수립하며 굴삭기를 자동 조정하여 토공작업을 자동화 하는 것을 목표로 한다. 본 연구는 지능형 굴삭시스템 개발을 위한 요소기술로서, 광대역 3D 레이저 스캐너를 이용하여 실제 토공 작업환경을 가상의 3차원 공간으로 재현할 수 있는 수학적 모델을 만드는 것이다. 이 연구에서는 광대역 3D 레이저 스캐너를 구동하기 위한 사용자 소프트웨어 및 사용자 인터페이스를 개발하였으며, 3D 레이저 스캐너의 차량 탑재 및 스캐닝 작업의 최적화를 위하여 모바일 3D 이미징 시스템을 개발하였다. 또한 실제 토공 작업환경을 대상으로 스캐닝 실험을 실시하여 스캔 데이터를 획득하였고, 이를 기반으로 각 스캔 데이터들 간의 자동 정합 알고리즘을 설계하였다. 본 연구에서 개발된 시스템은 향후 지능형 굴삭 로봇의 완전 자동화 시스템의 구현을 위하여 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국건설관리학회:학술대회논문집
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• 한국건설관리학회 2008년도 정기학술발표대회 논문집
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• pp.184-192
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• 2008

현재, 전 세계적으로 건설 산업의 문제점으로 인식되고 있는 낮은 생산성, 숙련공 부족, 인력의 부족, 높은 재해율 등을 해결하기 위한 방법으로 낙후된 건설 생산시스템의 첨단 기술화를 위한 건설 자동화연구가 활발히 진행되고 있다. 국내에서도 1980년대부터 건설자동화 연구가 진행되고 있으며 기계화 및 반자동화를 통한 생력화를 위한 연구가 주로 진행되었다. 그러나 최근 IT기술의 비약적 발전과 함께 건설 로봇의 개발에 대한 관심이 집중되고 있으며 2006년 말부터 국토해양부의 건설기술혁신사업의 일환으로 토공자동화를 위한 지능형 굴삭시스템이 개발되고 있다. 본 논문에서는 지능형 굴삭시스템의 최종 개발 목표와 2차 년도까지 진행된 연구내용에 대하여 소개하고자 한다.