• 항공우주산업기술동향
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• 제6권1호
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• pp.27-34
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• 2008

우주 탐사의 목적 중 하나가 우주가 가지고 있는 무한한 자원의 활용임에 틀림없다. 이를 위해 선진국들은 달이나 화성에 우주기지 건설 등을 계획하고 있다. 자원탐사와 우주기지 건설을 위해서는 토양탐사가 필요하며 이를 위해 착륙선이나 로버의 활용은 필수불가결한 것이다. 우리나라도 로버를 포함한 달착륙선을 자력으로 달에 보내기 위해서는 발사체 개발 등이 우선적으로 해결되어야 하는 사항이다. 또한, 우리나라는 국제적으로 공인하는IT의 강국이며 이를 최대한 활용하여 달탐사 로버를 우주에 보낼 수 있는 기반기술이 상당부분 준비되어 있다. 다만,우주환경에 적합한 로버를 개발하는 일은, 선진국의 예에서도 볼 수 있듯, 단순한 로봇 기술만으로 될 수 있는 일은 아니다. 본 논문에서는, 해외에서 개발된 달과 화성의 로버와 현재 개발되고 있는 로버들의 현황 및 국내의 로봇 기술현황을 분석함으로써, 향후 달 탐사 로버의 개발에 구체적인 사항들이 반영될 수 있도록 하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.437-444
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• 2020

달 로버의 광학 카메라는 로버의 주행정보와 탐사 지역의 3차원 지형정보를 제공한다. 하지만 대기가 없는 달은 단조로운 지형과 어두운 색조의 토양으로 구성되며, 달의 혹독한 환경에서 로버는 낮은 데이터 저장 용량과 연산 성능을 가진다. 따라서 로버의 안전한 주행과 성공적인 달 탐사를 위해서는 달의 지형 및 환경 특성에 강인한 특징점 검출 및 정합 기법 사용이 검토되어야 한다. 본 연구에서는 달 탐사 로버가 취득한 지형 영상을 대상으로 SIFT, SURF, BRISK, ORB, AKAZE들의 성능을 비교 분석하였다. 실험 결과 SIFT와 AKAZE가 달 지형 특성에 강인한 성능을 보여 주었다. AKAZE는 SIFT에 비해 적은 개수의 영상 정합점들을 검출하였으나, 높은 정확도를 가지며 가장 빠르게 영상 정합점들을 검출하였다. 따라서 정확하고 신속한 연산이 필요한 로버 주행 정보 생성에 적합하다. SIFT는 가장 무거운 연산 속도를 보이나, 가장 많은 영상 정합점들을 안정적으로 검출하였다. 달 탐사 로버는 주기적으로 지형 영상을 지구로 전송한다. 따라서 많은 양의 지형 영상을 처리할 수 있는 지구에서 3차원 지형도 구축을 위해 사용하는 것이 적합하다. 본 연구 결과는 향후 달 탐사 로버에서 특징점 검출 기법들의 활용을 위한 가이드라인을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권4호
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• pp.693-703
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• 2017

달 탐사 로버 휠의 주행 성능은 지반 조건과 휠의 형상에 따라 크게 달라진다. 이에 본 연구에서는 한국형 인공월면토 및 주문진 표준사에서 휠 형상을 변화시켜 달 탐사 로버 휠의 주행성능 평가를 실시하였다. 단일 휠 성능평가 실험장비를 이용하여 지반조건에 따른 영향을 검토하였고, 이와 더불어 인공월면토에서 그라우저 높이에 따른 휠 주행성능 평가를 실시하였다. 휠 주행성능 평가는 슬립율에 따른 토크, 견인력 및 침하량을 측정하여 각 조건별로 상대적인 비교를 하였다. 실험 결과 주문진 표준사에 비해 한국형 인공월면토에서 로버 휠 주행성능이 우수하였으며, 휠 주행성능이 흙의 점착력과 마찰각 특성에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한, 휠 그라우저 높이에 따라 견인성능이 증가하는 것으로 나타났다.

• 천문학회보
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• 제34권1호
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• pp.140.2-140.2
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• 2009

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제26권4호
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• pp.677-692
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• 2009

최근 미국, 유럽, 일본 등 우주선진국을 중심으로 달, 화성 등 행성 탐사를 위한 로버(Rover) 시스템에 대해 많은 연구 개발이 진행되고 있다. 행성탐사용 로버 시스템 기술 중 특히 주행장치, 자율 주행 알고리즘, 탑재체 등을 중심으로 많은 연구가 수행되고 있다. 이 논문에서는 실제 행성탐사에 앞서 지상에서 로버 주행장치의 주행성 및 안정성을 평가하기 위해 지상시험모델용 로버의 주행장치에 대한 개념 설계 내용을 소개하였다. 또한, 로버 주행장치의 기술적인 관점에서 해외 연구개발 사례를 분석, 기술하였다. 이를 통해 로버 주행장치 개발을 위한 요구사항들을 주행성과 안정성 관점을 고려하여 도출하였다. 설계된 로버 주행장치는 높은 주행성과 안정성을 만족하기 위해 6족을 가지고 있으며, 각 다리의 관절을 제어하는 능동 서스펜션(Active Suspension)을 적용하였다. 이러한 종류의 주행장치 개념은 근미래 (Constellation 프로그램)에 수행될 유인달 탐사에서 이동 및 거주 장치로써 NASA의 ATHELE을 통해 처음 적용하여 개발하고 있다. 이 연구에서 제안된 장치 개념은 이와 달리 우리나라에서 앞으로 수행할 무인소형 달탐사에 적용하고자 설계되었다. 이 논문에서 소개된 내용은 향후 국내에서 행성탐사용 로버시스템을 본격적으로 개발하고자 할 때 유용한 참고자료 및 경험을 제공할 것 이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권11호
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• pp.97-108
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• 2016

달 탐사시 탐사 로버는 반드시 필요하며, 특히 월면토와 로버 휠의 상호작용에 의한 로버 휠의 성능은 로버의 최적 형상을 결정하는데 있어서 매우 중요하다. 본 연구에서는 한국형 인공 월면토(KLS-1)에서 달 탐사 로버 휠의 거동 성능을 평가하기 위하여 단일 휠 성능평가 실험장비를 개발하였고, 이를 이용하여 그라우져 유무에 따른 휠 성능 평가 실험을 수행하였다. 휠 성능은 슬립율에 따른 견인력, 토크, 침하 등으로 평가하였으며, 실험 결과 개발된 단일 휠 성능평가 실험장비는 휠 성능을 적절히 평가하는 것으로 나타났으며, 한국형 인공 월면토에서 그라우져가 있는 휠이 그라우져가 없는 휠에 비해 높은 견인 성능을 보여주었다. 향후 본 실험은 한국형 로버의 최적 휠 결정을 위해 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.1-8
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• 2023

우주 탐사는 인류의 과학적 노력 중 가장 선두에 있으며, 행성 탐사 로버는 행성 지표면을 연구하는 핵심 장비이다. 행성 로버의 성능은 가파른 경사와 다양한 행성 지형을 탐지하고 통과하는 데 큰 영향을 미치며 특히 달과 같은 행성에서는 급격한 경사와 연약한 지면을 안전하게 등반하고 이동할 수 있는 능력이 필수적으로 요구된다. 이 논문에서는 우주 행성 탐사 로버가 직면하는 가파른 지형과 연약한 지면을 모사하는 등반 시험장의 설계와 검증 방법을 종합적으로 소개한다. 먼저 달의 크레이터 지역의 지형 특성과 탐사의 중요성을 간략히 설명하고, 기존 등반 시험장의 개발 사례를 살펴보며, 현재 한국건설기술연구원에서 운영 중인 지반열진공챔버 내에 설치 예정인 등반 시험장의 설계 과정을 설명한다. 본 연구에서 제안하는 등반 시험장이 개발되면 실제 달의 환경과 유사한 고진공, 극한 온도 조건에서 로버의 이동과 탐사 능력을 정밀하게 평가할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권10호
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• pp.836-843
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• 2017

달 탐사에 있어 로버 활용의 필요성은 (구)소련과 중국의 사례와 미국의 수차례에 걸친 화성 탐사로 인해 입증되었다. 달 탐사 로버의 성공적인 운용을 위해서는 높은 정밀도의 항법 성능이 요구되며, 이를 위해서는 높은 정밀도의 초기 정렬이 필수적이다. 일반적으로는 단일 위치 정렬을 수행하나, 높은 수준의 초기 정렬 성능이 필요한 경우 다중위치 정렬을 수행한다. 하지만, 달 환경의 제약으로 인해 달 탐사 로버의 초기 정렬 성능은 지구환경에 비하여 떨어지게 되며, 이는 다중위치 정렬을 수행하여도 극복할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 태양 센서를 보조로 활용한 달 환경에서의 다중위치 정렬 기법을 제안한다. 태양 벡터의 측정치 모델을 구성하고, 이에 대한 가관측성 분석을 수행하였다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안한 알고리즘의 성능을 분석하였고, 그 결과 초기 자세 추정 성능이 크게 향상되었음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권6호
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• pp.479-486
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• 2018

위성항법시스템이 없는 달 표면에서 탐사 로버의 신뢰성 있는 항법성능을 확보하기 위해 관성측정장치나 카메라와 같은 추가적인 센서를 활용한 항법 알고리즘이 필수적이다. 일례로 미국의 화성 탐사 로버에 스테레오 카메라를 이용한 비주얼 오도메트리(VO)가 성공적으로 사용된 바 있다. 본 논문에서는 달 유사환경의 스테레오 흑백 이미지를 입력받아 달 탐사 로버의 6 자유도 움직임을 추정하였다. 제안하는 알고리즘은 희소 이미지 정렬 기반의 준직접방식 VO를 통해 연속된 이미지간의 상대 움직임을 추정한다. 또한 비선형성에 취약한 직접방식 VO를 보완하고자 최적화 시 로버의 움직임에 따른 가중치를 비용 함수에 고려하였고, 그 가중치는 이전 단계에서 계산된 포즈의 선형 함수로 제안한다. 본 논문에서 제안하는 로버의 움직임에 따른 가중치를 통해 실제 달 환경의 특성을 반영하는 토론토 대학의 달 유사환경 데이터셋에서 VO 성능이 향상됨을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권5호
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• pp.741-749
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• 2022

달 영구음영지역에 얼음 형태의 물이 발견되면서 주요 우주국들은 로버 중심의 현장 탐사를 준비 중이다. 달 영구음영지역은 극지역 크레이터의 중심부로 태양광이 직접 도달하지 않지만, 크레이터 벽면으로부터 반사되는 태양광으로 인해 일정 수준의 저조도 환경이 유지되는 것으로 예상된다. 본 연구에서는 달 영구음영지역의 조도와 지형환경을 모사한 실내 테스트베드를 구축하여 모의 지형영상을 촬영하였다. 모의 영상을 대상으로 저조도 영상강화 기법(CLAHE, Dehaze, RetinexNet, GLADNet)을 적용하여 밝기값과 색상복원 효과를 분석하였고, 특징점 추출 및 정합 기법(SIFT, SURF, ORB, AKAZE)의 성능 향상을 분석하였다. 실험 결과 GLADNet과 Dehaze 영상 순으로 저조도 환경에 강인한 시인성 개선 효과를 보여주었다. 반면 특징점 검출 및 정합 기법은 Dehaze와 GLADNet 영상 순으로 성능이 향상됨을 확인하였고, 특히 ORB와 AKAZE의 성능이 크게 개선되었다. 달 탐사에서 로버 탑재 카메라는 3차원 지형정보구축과 지질학적 조사에 활용된다. 따라서 GLADNet은 토양 성분과 암석 종류 판별에 유용하고, Dehaze는 로버의 주행과 함께 3차원 지형정보 구축에 적합할 것으로 판단된다.