In this paper, a localization algorithm and an autonomous controller for PETASUS system II which is an underwater vehicle-manipulator system, are proposed. To estimate its position and to identify manipulation targets in a structured environment, a multi-rate extended Kalman filter is developed, where map information and data from inertial sensors, sonar sensors, and vision sensors are used. In addition, a three layered control structure is proposed as a controller for autonomy. By this controller, PETASUS system II is able to generate waypoints and make decisions on its own behaviors. Experiment results are provided for verifying proposed algorithms.
효율적인 예망훈련을 위해서는 사실성에 근거한 어군분포와 어선운항 시뮬레이터의 개발이 절실하다. 그러나 수중이라는 다변적인 환경요인이 현장 계측을 어렵게 하거나 어류의 분포가 비선형적인 양상을 보이기 때문에 단순한 그래픽처리는 실제 예망훈련을 위한 어군분포에 따른 탐지에 제한성를 갖게 된다. 이에 본 논문에서는 사실성에 근거하면서도 비선형적인 특성을 부과한 어군분포모델을 제안하여 효과적인 어탐 시뮬레이터가 이루어지도록 구현하였다. 아울러, 어탐 시뮬레이터와 연동하여 어선운항 시뮬레이터를 제공함으로서 실제 어로작업 환경과 유사하도록 구현하였다. 또한, 제안된 시뮬레이터는 현재 사용되고 있는 어선의 운항 브리지와 통계학적 근거에 따른 데이터베이스의 사용으로 훈련효과를 극대화할 수 있다.
In this paper, we developed a control algorithm to maximize the cleaning performance and the cleaning efficiency of the underwater cleaning robot platform which has been developed for various cistern environment in the industrial field. Through these research and development, we have presented the operation and application of underwater cleaning robots that have been developed, and contributed to commercialization. Finally, this results were verified the effectiveness through actual field experiments.
일반상선 중 액화천연가스(LNG) 재기화 선박은 기존의 LNG 운반선에 액화된 LNG를 다시 기화할 수 있는 추가설비를 갖춘 선박이다. 이 선박은 해상에서 천연가스를 해저 터미널을 통해 이송하는 수중 터렛 시스템을 보유한다. 하역작업을 완료한 선박이 운항 시에는 수중 터렛이 없음으로 인해 선수부 바닥이 열려 있는 개구부 즉, 오프닝 상태가 발생한다. 본 연구의 주 목적은 오프닝 상태로 운항 시 발생되는 속도손실을 CFD를 이용한 유동해석과 예인수조에서의 모형시험을 통하여 정확하게 파악하였다. 모형시험에서는 나선 상태와 오프닝 상태에서 저항 및 자항성능을 평가하였다. 실험에서는 터프트 법에 의한 유선조사시험을 이용하여 오프닝 내부유동의 변화를 정량적 또는 정성적으로 보다 더 상세한 조사를 하였다.
본고에서는 호남~제주, 한중 및 한일 해저 철도에 대한 구상이 지속되고 있는 여건을 고려해 해저 철도 공사 방법 중 하나인 침매 터널 기술에 대해 조사한다. 본고는 현황조사를 통해 침매 터널을 대륙별 및 기능별로 분류해 분석한다. 본고는 준설방법을 요약해 정리하고 준설토 처리시설에 대해 설명한다. 또한 본고에서는 준설 작업이 해양 생태 환경에 미치는 영향을 줄이기 위해 취해진 조치 사례들을 소개한다. 본고는 침설 조인트 등 수중 함체 연결 과정 및 원리에 대해 설명한다. 본고는 기초공사를 성토와 지반개량으로 분류해 요약 정리하고, 관련된 지반 타공 및 수중 시멘트 사용이 주변 생태 환경에 미치는 영향에 대해 고찰한다.
최근 초장대 교량, 인공섬 또는 해상풍력 기초 등에 대한 관심이 높아지고 있으며, 다양한 해양구조물을 안전하게 건설하기 위해서는 신뢰성이 높은 지반조사가 필수적이다. 현재 해상의 지반조사 작업은 해상용 작업선에 육상용 지반조사장비를 설치하여 실시하고 있다. 이럴 경우, 30m이상의 대수심 조건이나 고파랑, 높은 조류 등 열악한 해양 환경에 제약을 많이 받는 한계점을 나타내고 있다. 대수심 조건에서 안전하고 신뢰성이 높은 지반조사를 위하여 착저형 무인 해저지반조사 장비를 개발하였다. 개발된 해저지반조사 장비는 수심 100m 조건에서 심도 50m까지 지반조사가 가능하며, 표준관입시험(Standard Penetration Test, SPT), 지반보링 시스템, 암반 코어링 시스템이 가능하도록 설계 및 제작되었다. 수중에서 4노트(2m/s)의 조류에 대한 해저지반조사 장비의 거동을 수치해석을 통해 검토하였다. 또한 해저지반조사 장비에 장착되어 있는 표준관입시험 장치의 에너지 효율을 실험으로부터 측정한 결과 78%를 확인하였다.
KRISO (Korea Research Institute of Ship & Ocean Engineering) started a project to develop the core algorithms for autonomous intervention using an underwater robot in 2017. This paper introduces the development of the robot platform for the core algorithms, which is an ROV (Remotely Operated Vehicle) type with one 7-function manipulator. Before the detailed design of the robot platform, the 7E-MINI arm of the ECA Group was selected as the manipulator. It is an electrical type, with a weight of 51 kg in air (30 kg in water) and a full reach of 1.4 m. To design a platform with a small size and light weight to fit in a water tank, the medium-size manipulator was placed on the center of platform, and the structural analysis of the body frame was conducted by ABAQUS. The robot had an IMU (Inertial Measurement Unit), a DVL (Doppler Velocity Log), and a depth sensor for measuring the underwater position and attitude. To control the robot motion, eight thrusters were installed, four for vertical and the rest for horizontal motion. The operation system was composed of an on-board control station and operation S/W. The former included devices such as a 300 VDC power supplier, Fiber-Optic (F/O) to Ethernet communication converter, and main control PC. The latter was developed using an ROS (Robot Operation System) based on Linux. The basic performance of the manufactured robot platform was verified through a water tank test, where the robot was manually operated using a joystick, and the robot motion and attitude variation that resulted from the manipulator movement were closely observed.
본 연구는 미래예측방법으로 많이 활용되고 있는 시나리오플래닝 방법론을 적용하여 2006년에 개발된 한국형 수중로봇시스템(심해무인잠수정시스템)의 바람직한 미래상을 도출하였다. 한국이 개발한 이 심해무인잠수정의 설계심도는 6000미터이며, 그 구성을 보면, '해미래'는 실질적인 심해탐사작업을 실행하고, 이 '해미래'를 지원하는 '해누비'는 심해에서 시료채취나 탐사가 가능하다. 한편 이 한국형 심해무인잠수정시스템은 수중복합항법시스템을 사용하고 있지만, 6000m심해에서 5m이내의 항법오차가 있고 50cm이내의 상대 위치오차를 가지고 있다. 따라서 본고는 이를 보완하여 관련 분야에서 기술 선도국이 될 수 있는 한국정부가 추진해야 할 바람직한 미래전략방향을 고찰했다. 그 결과 인디케이터와 가상벽을 갖춘 외부장치를 구비한 심해무인잠수정 시스템 개발이 한국에 있어 미래지향적인 정책추진방안이었다.
음향집어에 관한 기초자료를 제공하기 위하여 정치망내의 수중환경소음과 방성음의 분포 및 집어효과를 실험, 분석하였고, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 수중환경 소음 및 방성음의 중심주파수대는 각각 150Hz~400Hz, 400Hz~1000Hz이고, 음압준위는 원통, 헛통, 장등, 비탈그물의 순으로 , 비탈그물, 원통, 헛통, 장등의 순으로 각각 높았다. 양망작업중의 수중소음은 양망개시후 시간의 경과에 따라 음압준위가 높아지나 양망의 마무리 단계에서는 오히려 낮아졌다. 2. 본 실험에서 제작한 방성장치로서 정치망어포부내에 방성한 결과, 초기에는 어군이 방성기주변으로 모여드는 반응을 나타내었으나, 약 30분이 경과하면서 이러한 반응은 약화되었다. 그리고 방성시간과 휴지시간의 간격보다는 방성음압에 군락이 더 민감하였다. 3. 일본에서 제작된 음향집어기(Dainy 0-8)로 해상에서 방성시험을 하여 본 결과, 대체로 방성개시후 약 20분에 어군이 모여들고 방성을 멈추면 곧 흩어졌다. 유집된 어군은 선박교통소음의 환경을 많이 받는 것으로 나타났다. 정치망입구 근처의 장등에 음향집어기를 설치하여 방성하였을 경우와 방성하지 않았을 경우에 대한 어획량이 방성하지 않았을 때에 비하여 약 3~5배 많은 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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