Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.8
no.4
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pp.71-77
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2008
Earthwork is very equipment-intensive task and researches related to automated excavation have been conducted. There is an issue to secure the safety for an automated excavating system. Therefore, this paper focuses on how to improve safety for semi- or fully-automated backhoe excavation. The primary objective of this research is to develop the core technology for automated object detection in excavation work. In order to satisfy the research objective, a diverse sensing technologies are investigated and analysed in terms of functions, durability, and reliability. The authors developed detecting algorithm for the objects using laser sensor and verified its performance by several tests. The results of this study would be the basis for developing the automated object detection system.
Korean Journal of Construction Engineering and Management
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v.10
no.1
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pp.136-145
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2009
The objective of the Intelligent Excavation System (IES) is to recognize the work environment and produce work plan and automatically control the excavator through integrating sensor and robot technologies. This paper discusses one of the core technologies of IES development project, development of 3D work environment modeling. 3D laser scanner is used for 3-dimensional mathematical model that can be visualized in virtual space in 3D. This paper describes (1) how the most appropriate 3D imaging system has been chosen; (2) the development of user interface and customization of the s/w to control the scanner for IES project; (3) the development of the mobile station for the scanner; (4) and the algorithm for the automatic registration of laser scan segments for IES project. The development system has been tested on the construction field and lessons learned and future development requirements are suggested.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.32
no.3D
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pp.259-267
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2012
The development of construction automation systems is proposed as a potent solution to the difficulties encountered by the construction industry and the preparation for the rapidly changing construction environment. A research concerning an intelligent excavation system has taken place since 2006. The intelligent excavation system has several functions for environment sensing, 3D site modeling, work planning, work path generation, unmaned control, and information management. This paper presents a space information model and a work path simulator for work planning and work path generation which is one of key technologies required to apply the earthwork system to the real world. A data structure for an earthwork site is suggested. It overcomes the limitations of previous data structures such as Quadtree and Octree. The work path simulator can generate an effective work path with considering information on work environment, equipment and operator's heuristic. The work path generated by the simulator is compared with that suggested by human operators.
In this study, to prevent accidents in underground facilities during excavation, we developed a Lv.3 automated control system that can be configured as an electronic control system without changing the existing hydraulic system in a general excavator and utilized digital map information of underground facilities. We aimed to develop a strategy to prevent accidents caused by operator error. To implement this, a real-time excavator bucket end position recognition and control system was developed through angle measurement of the boom, arm, and bucket using an electronic joystick, RTK-GPS, and angle sensors. In addition, excavators are large, machine-based equipment, and it is difficult to control overshoot due to inertia with feedback control using position recognition information of the bucket tip. Therefore, feed-forward control is used to calculate the moving speed of the bucket tip in real-time to determine the target position. We developed a technology that can converge and verified the performance of the developed system through actual vehicle installation and field tests.
건설기계는 우리나라의 산업발전과 성장해 왔으며, 또한 발전과정에서 기여한 바도 크다. 건설 기계의 수요는 1970년대 초부터 지하철, 고속도로등 사회간접자본 개발이 활발해 짐에 따라 건 설기계에 대한 투자나 내수가 성장하기 시작하여 1980년대 후반 국가 산업규모가 확대됨에 따 라서 크게 신장하여, 1982년 내수규모가 약 2100여대이던 것이 1991년에는 16,000여대로 증가해 왔다. 이 중 대표기종인 굴삭기가 전 건설중장비의 약 76%('91년도 금액비)를 점하고 있고, 또한 건설기계는 건설작업의 성역화에 기여해 왔으며 앞으로도 이 역할은 변함없을 것이다. 최근에는 건설기계의 안전성, 공정의 자동화, 로봇화 등이 크게 요구되고 있다. 건설기계는 구조상 연강 후판(두께10-50mm)이 주류를 이루고 내마모부품이 많다. 구성부는 강판이 사용이나(총 중량의 약 30%)일부 주강과 단조품이 사용되고 있다. 경량화를 위하여 고장력강이 사용되고, 기어나 샤프트 등에는 합금강이나 탄소강이 쓰이고 있다. 생산공정은 자동화, 무인화가 추진되고 있고, 설계는 CAD/CAM화가 보편적으로 활용되고 있다. 용접은 탄산가스 아아크 용접이 대부분이고, 일부 MAG또는 플락스 충전 와이어(FLUX CORED WIRE)를 사용하고 있다. 합금강 등에는 마찰용접이나 전자 비임용접이 활용되기도 한다.
Korean Journal of Construction Engineering and Management
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v.10
no.2
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pp.145-154
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2009
For developing an Automation equipment in construction, it is a key issue to develop 3D modeling technology which can be used for automatically recognizing environmental objects. Recently, for the development of "Intelligent Excavating System(IES), a research developing the real-time 3D terrain modeling technology has been implemented from 2006 in Korea and a stereo vision system is selected as the optimum technology. However, as a result of performance tests implemented in various earth moving environment, the 3D images obtained by stereo vision included considerable noise. Therefore, in this study, for getting rid of the noise which is necessarily generated in stereo image matching, the noise elimination algorithm of stereo-vision images for 3D terrain modeling was developed. The consequence of this study is expected to be applicable in developing an automation equipments which are used in field environment.
Yeom, Dong Jun;Han, Jae Hyun;Jung, Eui Hyun;Kim, Young Suk
Korean Journal of Construction Engineering and Management
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v.19
no.6
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pp.115-123
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2018
The primary objective of this study is to develop an all-in-one based steel pipe pile cutting robot prototype that improves the conventional steel pipe pile head cutting work in safety, quality, and productivity. For this, the following research works are conducted sequentially; 1)literature review and expert survey, 2)selection of core technology using AHP analysis, 3)deduction of detail design, 4)verification of structural stability, 5)development of full-scale prototype. As a result leveling laser and laser detector(94.46), plasma cutter(96.72), rotary grapple(98.45) are selected as a core technologies. As an outcome, it is analyzed that gripper, cylinder pivot bracket and gripper base are structurally stable. Their maximum stresses are shown as 43.0%, 19.4%, 5.3% compared to their yield strength respectively. The development of full-scale prototype in this study will be utilized for the development of the all-in-one attachment based steel pipe pile cutting robot commercialization model.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.33
no.1
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pp.363-375
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2013
Today, a shortage of the skilled operator has been intensified gradually and the necessity of an earthwork in extreme environment operators are difficult to access is increasing for the purpose of resource development and new living space creation. For this reason, an effort to develop an unmanned excavation robot for fully automated earthwork system is continuing globally. In Korea, a research consortium called 'Intelligent Excavation System' has been formed since 2006 as a part of Construction Technology Innovation Program of Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs of Korea. Among detailed technologies of the Task Planning System is one of the core technologies of IES, this paper explains research and development process of the Local Area Design Module, which provides informatization unit to create automated excavators' work command information at operation level such as location, range, target, and sequence for excavation work. Designing of Local Area should be considered various influential factors such as excavator's specification, working mechanism, heuristics, and structural stability to create work plan guaranteed safety and effectiveness. For this research, conceptual and detail design of the Local Area is performed for analyzing design element and variable, and quantization method of design specification corresponding with heuristics and structural safety is generated. Finally, module is developed through constructed algorithm and developed module is verified.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.33
no.6
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pp.2551-2562
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2013
Since 2006, an Intelligent Excavation Robot which automatically performs the earth-work without operator has been developed in Korea. The technologies for automatically recognizing the terrain of work environment and detecting the objects such as obstacles or dump trucks are essential for its work quality and safety. In several countries, terrestrial 3D laser scanner and stereo vision camera have been used to model the local area around workspace of the automated construction equipment. However, these attempts have some problems that require high cost to make the sensor system or long processing time to eliminate the noise from 3D model outcome. The objectives of this study are to analyze the advantages of the existing 3D modeling sensors and to examine the applicability for practical use by using Analytic Hierarchical Process(AHP). In this study, 3D modeling quality and accuracy of modeling sensors were tested at the real earth-work environment.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.27
no.1
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pp.76-83
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2010
There have been many studies regarding development of autonomous excavation system which is helpful in construction sites where repetitive jobs are necessary. Unfortunately, bucket trajectory planning was excluded from the previous studies. Since, the best use of excavator is to dig efficiently; purpose of this research was set to determine an optimized bucket trajectory in order to get best digging performance. Among infinite ways of digging any given path, criterion for either optimal or efficient bucket moves is required to be established. One method is to adopt work know-how from experienced excavator operator; However the work pattern varies from every worker to worker and it is hard to be analyzed. Thus, other than the work pattern taken from experienced operator, we developed an efficiency model to solve this problem. This paper presents a method to derive a bucket trajectory from optimization theory with empirical CLUB soil model. Path is greatly influenced by physical constraints such as geometry, excavator dimension and excavator workspace. By minimizing a energy function under these constraints, an optimal bucket trajectory could be obtained.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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