한국연구재단의 지원을 받는 EDISON CHANLLENGE를 수행하기 위해 작성되었다. 본 논문은 얀센 메커니즘과 아두이노, 적외선 센서를 이용하여 라인 트래이싱을 하기 위해, 최적의 얀센 메커니즘을 설계한다. MATLAB을 이용하여 시뮬레이션을 진행하였다. Ground Score, Average Velocity, Drag Score, 그리고 Standard Deviation of Velocity를 이용하여 최적의 얀센 메커니즘을 설계하였다.
본 연구는 기존 정주기식 신호제어로 인하여 비효율적으로 운영되고 있는 3지 교차로의 문제점을 보완하는 방안으로써 반감응 신호제어를 기본으로 하고 보행자작동신호기를 사용하는 신호운영방식의 효율성을 분석하였다. 반감응 신호제어의 경우 부도로에 교통량이 적을 때 주도로의 교통소통을 원활히 하여 교차로 내 지체를 감소시킬 수 있으며, 보행자작동신호기는 보행자가 없음에도 불구하고 보행자 신호를 작동시켜 발생하는 불필요한 대기시간을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. 위의 두 가지의 장점을 모았을 경우 기존의 정주기식 신호제어와 반감응식 신호제어에 비하여 얼마나 효과가 있는지 미시적 시뮬레이션 프로그램인 VISSIM을 사용하여 정량화된 차량당 평균지체 감소의 정도를 분석하고자 하였다. 본 연구는 인천의 1개 3지 교차로를 대상으로 현장조사를 실시하였고 각각의 신호제어 방식에 따라서 보행자 교통량을 변화시켜 민감도 분석을 실시하였다. 시나리오 별 분석을 통하여 차량당 평균지체시간을 비교한 결과, 대상교차로는 정주기식 신호제어에 비하여 보행자작동신호기를 이용한 신호제어방식이 최소 3.7초(10%), 최대 6초(16%)의 감소효과를 나타내었으며 반감응식 신호제어와의 비교에서는 보행자교통량이 측정교통량의 20% 이하일때보다 효율적인 것으로 나타났다.
본 연구에서는 선형 작동기로 동작하는 진보된 능동 의족 무릎 관절 구조를 제안한다. 기존의 연구에서 능동 의족은 일반적으로 3절링크 구조로 되어 있는 형태로 묘사된다. 그러나 이러한 의족은 통상 동작이 다리와 많은 차이가 있기 때문에 동작 시 노이즈에 민감하며, 제어 정밀도 역시 높게 요구된다. 본 연구에서는 이러한 점을 감안하여 4절링크로 된 새로운 의족구조를 제안하였다. 기구학을 이용하여 의족의 움직임을 예측하고 기존의 의족구조와 비교하였다. 동역학 해석 툴을 사용하여 보행 동작을 시뮬레이션 해 보고 그 결과를 해석하였다. 시뮬레이션 결과 기존의 3절링크 의족에 비해 절반의 최고 속력만으로도 인체 보행동작 모사가 가능한 것으로 나타났다.
차 대 보행자 교통사고는 다른 유형의 사고에 비해 피해가 매우 크고 사고의 비중도 높으나 사고의 특성 상 과학적 접근이 어렵다. 기존 보행자 사고에 관한 연구의 대부분은 차 대 보행자의 충돌 실험에 대한 실험식 도출에 집중되어 있고, 실험식에서 중요한 변수로 작용되는 인체 활주 마찰 계수에 대한 연구가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 인체와 노면간의 마찰계수에 대한 현장실험을 실시하여 이에 대한 실험값을 측정하여 제시하였다. 본 연구에서 조사된 인체노면 마찰계수 값은 건조한 아스팔트 도로에서 0.59~0.62, 건조한 콘크리트 도로는 0.59~0.61로 측정되었다. 또한, 젖은 아스팔트와 콘크리트 도로에서는 각각 0.56~0.59, 0.51~0.54로 나타나 건조한 노면 상태와 비교하여 5.0%와 8.3% 감소하는 것으로 파악되었다. 도출된 마찰계수를 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 검증한 바, 실험 수치와 시뮬레이션 결과가 유사함을 확인하였다. 본 연구결과를 활용하여 국내 교통사고 조사 시 사용되는 인체 마찰계수의 적용 값의 범위를 축소할 수 있고, 이는 사고 조사의 정확성 향상에 큰 도움을 줄 것으로 기대한다.
4족 보행로봇의 빠른 걸음새를 자동으로 생성하는 문제에 대해서 GP(Genetic Programming)와 CPG(Central Pattern Generator) 기반의 두 가지 방식을 비교한다. GP(Genetic Programming)를 이용한 관절좌표계 상에서의 걸음새 생성 기법은 발끝의 자취와 수 많은 자세 파라미터를 사용하는 대신에 적은수의 관절 궤적을 생성하므로 효율적이다. CPG는 뇌로부터의 입력을 받아서 진동적인 출력을 생성하는 신경회로로 고등생물의 걸음 원리를 수학적으로 모델링한 것이다. 바이올로이드로 구성된 4족 보행로봇에 대하여 Webots기반의 ODE 시뮬레이션을 통해 접근 기법들에 대한 최적화를 수행하고 결과를 비교 분석한다. 그리고, 구해진 시뮬레이션과 결과를 실제 로봇에 대해서 각 동작을 실행시켜 보면서 CPG와 GP 기반의 걸음새 방식의 실제적인 성능 및 특성을 고찰한다.
최근에 교통사고는 감소하고 있는 추세이나 상대적으로 심각도가 높은 보행자 사고에 대한 관심이 증대되고 있다. 횡단보도 상의 보행자 사고에 대한 개선을 위해 차량과 보행자의 상충을 줄여 안전한 보행환경을 보장할 수 있는 대각선 횡단보도가 설치되고 있다. 대각선 횡단보도 설치에 앞서 효율성 측면에서의 평가와 설치기준을 제시함으로써 교통량과 보행량 조사만으로 대각선 횡단보도 설치 적절성 여부를 판단할 수 있는 근거가 필요한 상황이다. 본 연구는 교통량과 보행량을 모두 고려한 신호 최적화 모형을 통하여 최적 주기를 도출하고 이를 바탕으로 대각선 횡단보도 설치 전·후 총 지체시간을 비교한다. 최적주기를 산출한 결과, 크게 두 가지 연구의 함의점을 도출해낼 수 있었다. 대각선 횡단보도 설치에 있어 비효율을 초래할 수 있는 차량 교통량 기준점이 존재한다. 또한, 신호 시스템별, 교차로 유형별 적정 설치 용량이 다르기 때문에 설치를 고려하는 횡단보도의 교통량 수준에 따른 적절한 판단기준을 제시하였다. 이러한 분석 결과를 바탕으로 대각선 횡단보도 설치 전후에 대한 시뮬레이션 결과를 통해 검증하였다. 대각선 횡단보도를 설치한 후 보행자의 지연시간이 증대될 수 있으나, 안전 확보를 위해서는 적정 교통량 수준을 고려하여 설치하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
본 논문에서는 육족 보행 로봇의 새로운 힘 분배 알고리듬을 제안한다. 본 논문에서 고려하는 육족 보행 로봇은 다리 하나에 관절고착고장이 발생하여 내고장성 정적 세다리 걸음새로 보행한다. 제안되는 힘 분배 알고리듬의 핵심은 내고장성 걸음새가 가지는 안정여유도를 결정하는 지지 다리의 미끄러짐을 최소화시키는 것이다. 불연속적으로 움직이는 내고장성 세다리 걸음새는 정상 걸음새보다 안정도가 떨어진다는 약점이 있다. 본 논문에서 제안하는 힘 분배 알고리듬은 이러한 약점을 고려하여 내고장성 걸음새의 지지 다리가 세 개라는 성질과 Zero-Interaction Force 원리를 이용하여 최적화 기법을 쓰지 않고 대수적으로 모든 다리의 힘 성분을 구한다. 컴퓨터 시뮬레이션 사례 연구를 통해서 제안된 힘 분배 알고리듬과 기존 방법의 비교 분석을 실시하고 제안된 방법의 효용성을 입증한다.
본 논문에서는 해저보행로봇 크랩스터(CR200)의 전방 입사 조류에 대한 동적 전복안정성에 대하여 연구하였다. CR200 은 우리나라 근해 환경의 특징인 강조류 환경에서 운용될 수 있도록 설계되었고, 몸체도 유체역학적 요소를 고려하여 제작되었다. 해저보행로봇의 동적 전복안정성을 판단하기 위하여 육상보행로봇의 동적 전복안정성의 개념을 도입하여 수중환경에 맞도록 전복 판별식을 재정의하고 이를 이용해 전방 조류에 대한 동적 전복안정성을 시뮬레이션으로 해석하였다. 이를 위하여 조류속도가 변할 때 CR200 의 자세변화에 따른 유동해석 결과를 이용하였다. 또한 CR200 의 지지다리를 이동하여 전복축의 위치가 바뀌었을 경우에 대하여 해석을 수행하여 전복축의 이동에 따른 CR200 의 전복안정성 개선효과를 확인하였다.
이 연구는 회전교차로의 운영효과를 다루고 있다. 연구의 목적은 보행신호 운영에 따른 회전교차로의 운영효과를 분석하는데 있다. 이를 위해 교통시뮬레이션 프로그램인 VISSIM을 사용하였다. 이 연구에서는 보행신호 운영(7개), 교차로 유형(2개), 보행교통량(8개) 및 진입교통량(15개)에 따른 1,680개의 시나리오를 분석하였다. 주요 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 4지 1차로 회전교차로는 유형 2, 4지 2차로 회전교차로는 유형 6이 다른 유형에 비해 운영효과가 좋은 것으로 평가되었다. 둘째, 보행신호 운영의 평균 지체가 비신호 횡단보도에 비해 낮은 것으로 분석되었다. 마지막으로, 4지 1차로는 표준 횡단보도가 2단 횡단보도에 비해 평균지체가 8.18% 감소하였다. 반면, 4지 2차로는 2단 횡단보도가 표준 횡단보도에 비해 36.53% 감소 효과가 있는 것으로 평가되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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