본 논문은 실제 무인주행자동차에 적용할 수 있는 비전 기반의 소형 자율이동로봇 개발에 관한 연구를 제시한다. 이전의 자율주행차량은 하드웨어 설계의 복잡성, 실장의 어려움과 많은 계산량으로 인해 PC에 대한 의존도가 높았다. 본 논문에서는 고속에서 정확한 조향 및 빠른 이동을 할 수 있고, 단일 카메라를 사용한 독립형 시스템으로 지능적 인식을 할 수 있는 소형 자율이동로봇을 제안한다. 제안된 시스템은 폭 25~30cm, 총길이 200cm로 만들어진 트랙에서 실험하였다. 실험 로봇은 직선 트랙에서 평균 32.9km/h, 곡률반경 30~40m인 곡선트랙에서 평균 22.3km/h의 속도로 주행할 수 있었다 이 시스템은 실제 무인 자동차를 쉽게 만들기 위해 사용할 수 있는 차선 인식 알고리즘을 적용한 소형 자율이동로봇 시스템에 대한 하나의 모델을 제시할 수 있었다.
In this paper, mechanism design of the explosive ordnance disposal(EOD) manipulator for small unmanned ground vehicle(SUGV) is presented from the conceptual to detailed design. EOD manipulator has been widely developed in the world due to the growing threat of the improvised explosive devices at war. It has distinctive characteristics, such as small size and high loading performance, compared to the industrial manipulator which is fixed on the floor. Design of new EOD manipulator must take into account various functional requirements and constraints simultaneously. We focused on developing the EOD manipulator that has suitable size for the SUGV and maximum 15kg payload capacity. Design approach taken in this paper is based on axiomatic design procedure and comparison among many possible candidates of each joint structure to obtain appropriate entire structure of EOD manipulator.
최근 IoT를 활용한 웨어러블 기기 및 무인 이동체에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 무인 이동체는 IT 기술들의 집약체라고 할 수 있다. 로봇, 자율 주행, 장애물 회피, 데이터 통신, 전력, 영상 처리 등의 기술들이 합쳐진 것을 무인 이동체 또는 무인 로봇이라고 부른다. 무인 이동체의 최종 목표는 수동이 아닌 자율 주행을 하여 목적지까지 안전하고 신속하게 도달하는 것을 목표로 한다. 본 논문에서는 무인 이동체의 기술들 중 하나인 영상 처리 분야를 다루고자 한다. 현재 배터리의 기술로는 무인 이동체가 최대 1시간까지 주행할 수밖에 없다는 것을 감안하여, 전력 소비를 최소한으로 줄이기 위해 소형 컴퓨터인 라즈베리 파이3를 사용하여 영상 인식 시스템을 설계하고자 한다. 제안하고자 하는 시스템은 카메라로부터 받는 영상의 모든 것을 인식하는 시스템을 목표로 한다.
Small unmanned ground vehicles(SUGVs) are typically operational on unstructured environments such as crashed building, mountain area, caves, and so on. On those terrains, driving control can suffer from the unexpected ground disturbances which occasionally lead turnover situation. In this paper, we have proposed an algorithm which sustains driving stability of a SUGV as preventing from turnover. The algorithm exploits potential field method in order to determine the stability of the robot. Then, the flipper and manipulator posture of the SUGV is optimized from local optimization algorithm known as gradient descent method. The proposed algorithm is verified using 3D dynamic simulation, and results showed that the proposed algorithm contributes to driving stability of SUGV.
There have been many researches about SUGV (Small Unmanned Ground Vehicle) mechanism regarding off-road mobility and obstacle negotiation. This paper introduces an analysis of geometry parameters to enhance the vertical obstacle negotiation ability for the SUGV. Moreover, this paper proposes an anti-shock structure analysis of wheels to protect the main body of the SUGV when it falls off a vertical obstacle. Major system geometry parameters will be determined under certain constraints. The constraints and optimization problem for maximizing the ability of vertical obstacle negotiation will be presented and discussed. Dynamic simulation results and experiments with manufactured platform will also be presented to validate the analysis. Several types of wheel materials and structures will be compared to determine the best anti-shock wheel design through FEM (Finite Element Method) simulations.
시설농업의 정치식 자동화장치들을 비롯하여 노지 재배를 위한 자율주행형 로봇에 이르기까지 무인화를 위한 노력이 농업의 전반에 확대되고 있으며 원격제어와 무선통신은 이를 실현하기 위한 중요한 기술수단으로 인식되고 있다. 일반적인 무선제어 장치의 발전과정을 보면 보다 많은 제어채널에 대한 정보전송, 확실하고 오류 없는 신호의 전송을 위한 전파방해 대책, 소형 경량화라는 3가지의 기술적 실현과정으로 집약할 수 있다. (중략)
본 연구는 이동수단의 기술적 발전에도 불구하고 교통사고로 인한 물적, 인적 피해가 감소하지 않는 문제에 대한 관심에서 출발했다. 현재 생산되고 있는 차량은 전후방 센서에 의해 객체의 근접도만을 감지하여 운전자에게 알려주고 있는데 본 연구는 색 검지 알고리즘, 원모양인식 알고리즘, 거리인식 알고리즘을 구현하여 객체가 감지되면 해당 객체를 회피하거나 차량을 정지시켜주도록 하여 사고감지를 넘어선 사고방지 시스템을 구축한 것이다. 시뮬레이션을 위해 소형무선통신 카메라를 장착한 아두이노 차량 로봇을 직접 제작하여 모의 도로 주행에서 로봇이 성공적으로 객체를 회피하거나 로봇 차량이 정지하는 것을 확인하였다.
기술의 발전으로 스마트 선박과 관련된 다양한 연구가 진행되고 있으며, 기관실을 무인으로 순찰할 수 있는 기관실 순찰 로봇도 이러한 연구 중의 하나이다. 순찰로봇은 인공지능을 통해 학습된 정보를 기반으로 기관실을 이동하며 기기 정상 유무 및 누수, 누유, 화재 등의 이상 유무를 파악한다. 기관실 순찰로봇에 관한 연구는 인공지능을 이용한 객체 검출에 관한 연구가 주로 진행되고 있으나, 순찰로봇의 이동 및 제어에 관한 연구는 부족한 상황이다. 이는 순찰로봇이 객체를 검출하더라도 검출한 객체까지 이동할 방법이 없다는 문제를 야기한다. 이에 본 논문에서는 기관실 이상상황 발생 시 빠르게 이상 유무를 파악할 수 있는 기동성을 확보하기 위해, A* 알고리즘을 적용하여 순찰로봇이 최단경로를 탐색할 수 있는지를 확인하였다. 라이다를 장착한 소형차를 이용하여 선박 기관실을 주행하며 데이터를 얻어, SLAM으로 매핑하여 지도를 만들었다. 매핑한 지도에서 순찰로봇의 출발 지점과 목표 지점을 설정하고, A* 알고리즘을 적용하여 출발 지점부터 목표 지점까지 최단 경로를 탐색하는지를 확인하였다. 시뮬레이션 결과 매핑된 지도에서 출발 지점부터 목표 지점까지의 장애물을 회피하며 최단 경로를 잘 탐색함을 확인 할 수 있었으며, 기관실 순찰로봇에 적용하면 선박안전에 도움이 될 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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