• 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.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.13-13
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• 2017

선회시스템의 수명을 정확히 예측하기 위해서는 굴삭기의 상부회전체 및 선회시스템의 모든 구성요소들의 질량관성모멘트를 고려하여 선회감속기의 수명 평가를 수행해야 한다. 선회감속기의 수명 평가방법은 주로 실험실 시험으로 수행이 되며, 시험 장비는 장비 구축 편의성과 비용 등의 이유로 증속기와 굴삭기 상부회전체의 등가 관성체 등으로 구성된다. 굴삭기 선회시스템의 정확한 등가 실험실 시험을 위해서는 시험에 사용되는 등가 관성체의 관성모멘트를 정확히 결정하는 것이 매우 중요하다. 본 연구는 굴삭기 선회시스템의 등가 실험실 시험을 위해 굴삭기 상부회전체의 관성모멘트를 결정하기 위하여 수행되었다. 굴삭기 선회 시험을 통하여 선회감속기 입력 속도 및 토크를 측정하였고, 반복계산법을 이용하여 굴삭기 상부 회전체의 등가관성모멘트를 계산하였다. 굴삭기 상부회전체의 시뮬레이션 모델을 개발하여 선회 시험 결과와 시뮬레이션 모델 비교 분석을 통해 굴삭기 시뮬레이션 모델을 검증하고, 검증된 모델을 이용하여 상부회전체의 관성모멘트가 반영된 등가 실험실 시험 시뮬레이션 모델을 개발하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권8호
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• pp.3391-3397
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• 2011

굴삭기는 끝단의 작업 장치를 바꿈으로써 다양한 작업을 수행할 수 있어 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러나 작업자의 조작에 의해 작동되는 굴삭기는 작업자의 숙련도에 따라 그 작업 능률이 차이가 나게 되므로 자동 굴삭기 시스템에 대한 요구가 증가하고 있다. 본 논문에서는 모형 굴삭기를 이용하여 자동 굴삭기 시스템을 제작하였다. 제작된 모형 굴삭기 시스템의 구동을 위해서 두 대를 컴퓨터를 이용하였다. 한 대의 컴퓨터는 작업 지령을 전달하기 위해 사용하고 다른 한 대의 컴퓨터는 굴삭기의 피드백 제어를 위해 이용하였다. 두 컴퓨터 사이의 데이터는 무선 통신을 이용하였다. 굴삭기의 피드백 제어시스템 구성을 위해서는 시변 슬라이딩 모드 제어기를 이용하여 구성하고 실험을 통해 제안된 모형 굴삭기의 성능을 검증하였다.

• 기계와재료
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• 제23권3호
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• pp.190-198
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• 2011

하이브리드 굴삭기는 에너지 재생 및 연비향상을 위하여 기존의 유압부품들 중 일부를 전기부품으로 대체하여 시스템을 구성하고 있다. 따라서, 하이브리드 굴삭기의 신뢰성을 평가하고 보장하기 위해서는 기계적인 부하와 전기적인 부하가 복합적으로 영향을 미쳐 발생되는 고장모드를 고려하여 신뢰성평가기법을 개발하여야 한다. 특히 하이브리드 굴삭기는 가혹한 실외 환경조건에서 운용되므로 새롭게 개발되는 부품들에 대하여 설계 결함을 조기에 발견하기 위한 복합 내환경 시험과 초가속 수명시험이 수행되어야만 한다. 본 연구에서는 FMEA, FMECA, FTA 및 HALT 등의 다양한 신뢰성 기법을 사용하여 하이브리드 굴삭기의 신뢰성평가기법을 개발하였고, 개발대상 하이브리드 굴삭기의 주요 동력전달 파트인 선회구동 시스템에 대한 신뢰성평가장비를 개발하고 구축하였다. 본 연구에서 개발된 하이브리드 굴삭기 신뢰성평가기법은 하이브리드 자동차의 부품들에 대한 신뢰성평가에도 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국BIM학회 논문집
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• 제1권1호
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• pp.1-5
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• 2011

토공사는 타공종에 비하여 건설공사에서 차지하는 비용 및 공사기간의 비중이 높다. 이에 따라 토공사는 건설공사의 생산성에 높은 영향을 미치게 되는데, 종래의 토공사 시스템에서는 숙련된 굴삭조종자의 휴리스틱스에 의한 토공사 계획 및 토공작업을 수행하는 노동집약적 프로세스를 고수하고 있어 생산성을 높이기 힘든 상황이다. 이러한 당면과제를 극복하고자 본 논문에서는 BIM 기반의 지능형 굴삭시스템을 소개하며 굴삭 작업 계획 생성 시스템, 원격조종 및 자율 굴삭 작업에 필수적인 Human-Machine Interface(HMI), 웹기반 Project Management Information System(PMIS)이 개발되는 과정에서 적용된 BIM 요소기술에 대하여 검토하고, 적용된 결과를 제시하고자 한다.

• 한국건설관리학회:학술대회논문집
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• 한국건설관리학회 2008년도 정기학술발표대회 논문집
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• pp.364-367
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• 2008

현재 건설 산업에서 나타나고 있는 숙련공 부족 현상, 기술자의 고령화 문제, 안전상의 문제 등을 해결하기 위한 대안으로 자동화 건설기계들의 개발 요구가 점점 높아지고 있다. 특히 토공작업은 매우 기계 의존적인 작업이기 때문에 자동화된 굴삭기 개발과 관련된 연구가 많이 이루어지고 있다. 자동화 굴삭 시스템을 개발하는 데 있어서는 안전을 확보하는 것이 중요하다. 그래서 본 연구의 주제는 자동화 굴삭 시스템의 안전성을 어떻게 향상시키는 기술을 개발하는 데에 있다. 또한 본 연구의 목적은 굴삭 작업에 있어서 자동화 굴삭기의 객체 탐지를 위한 알고리즘을 개발하여 소프트웨어에 적용하는 것이다. 선행연구를 통해 여러 가지 센싱 기술들의 성능에 대해 조사 및 분석을 실시하였으며, 최적의 레이저 센서를 선정하여 성능의 적정성을 입증하기 위한 실험을 실시하였다. 사용자 인터페이스 프로그램을 위한 객체탐지 알고리즘을 개발하였고, 이는 자동화 굴삭 시스템의 안전관리 시스템 개발의 원천기술로써 활용될 수 있을 것이다.

• 한국건설관리학회:학술대회논문집
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• 한국건설관리학회 2008년도 정기학술발표대회 논문집
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• pp.790-793
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• 2008

현재, 국토해양부 건설기술혁신사업의 일환으로 2006년 말부터 토공자동화를 위한 '지능형굴삭시스템개발'이 진행되고 있다. 지능형 굴삭시스템의 세부핵심요소기술 중, Task Planning System(TPS)은 토공 작업의 효율성, 안전성, 경제성 등을 고려하여 토공 설계데이터와 작업환경 인식기술에 근거한 작업환경 데이터를 분석하여 최적의 작업계획을 수립하는 시스템이다. 작업계획생성 시 효율적인 토공작업을 위해서는 플랫폼 생성 시 그 위치가 최적의 점을 형성하여 중첩되는 작업영역의 크기가 줄어들어 비효율적인 작업을 제거할 수 있으며 작업 시간을 최소화할 수 있고 굴삭작업의 생산성을 극대화찰 수 있다. 또한, 최적 플랫폼 위치 선정 시 굴삭기 제원에 따른 최적화가 되어야 굴삭기의 규격에 따른 로컬 영역의 산출 알고리즘과 호환이 될 수 있다. 본 논문은 영역 분할 과정에서 산출된 로컬영역을 기준으로 굴삭기 제원에 따른 최적화된 플랫폼 위치 선정 방안에 대하여 살펴보고 검증을 통하여 효율성을 판단하고자 한다.

• 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 2007년도 정기학술발표대회 논문집
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• pp.921-924
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• 2007

토목, 건축과 관련된 노동현장은 여느 3D 업종들과 마찬가지로 숙련된 기능공의 부재 및 산업재해 발생으로 인해 어려움을 겪고 있으며 이를 극복하기 위한 노력을 계속하고 있다. 대표적인 토목공사인 토공 작업 역시 위험 혹은 유해한 작업환경으로 인해 토공장비의 안전사고 및 생산성과 품질저하가 발생하며 이를 방지하기 위한 장비의 지능화가 절실하게 요구되고 있다. 이를 위해 최근 지능형 굴삭 시스템 개발을 위한 연구가 진행되고 있으며, 토공작업은 일반적으로 광범위한 작업영역을 가지기 때문에 지능형 굴삭시스템의 개발을 위해서는 효율적인 작업을 수행할 수 있도록 하는 작업계획의 수립이 매우 중요하다. 본 연구에서는 작업계획의 대상을 굴삭로봇과 토사로 구분하였으며, 글로벌 영역에서 단위작업 영역, 로컬 영역으로의 분할을 통해 전체 작업 진행에 대해 효율적으로 작업계획을 수립할 수 있도록 구성하여 계획단계에서부터 토공작업 자동화 및 효율와에 기여하고자한다. 토공작업계획 시스템은 토공 작업자 및 감독자의 작업 특성 및 노하우를 컴퓨터, 즉 두뇌에 부여함으로써 숙련된 장비조종자의 작업 방법 및 특성을 반영하여 토공 작업 프로세스 모델링을 구축하고 실제 작업환경상의 센서에 의해 측정된 데이터를 실제 작업환경과 동일하게 모델링된 컴퓨터내의 가상환경을 바탕으로 영역분할, 최적 플랫폼 위치선정 및 작업 순차생성을 통해 최적의 토공작업계획을 수립할 수 있도록 한다.

• 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.