• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권8호
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• pp.3391-3397
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• 2011

굴삭기는 끝단의 작업 장치를 바꿈으로써 다양한 작업을 수행할 수 있어 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러나 작업자의 조작에 의해 작동되는 굴삭기는 작업자의 숙련도에 따라 그 작업 능률이 차이가 나게 되므로 자동 굴삭기 시스템에 대한 요구가 증가하고 있다. 본 논문에서는 모형 굴삭기를 이용하여 자동 굴삭기 시스템을 제작하였다. 제작된 모형 굴삭기 시스템의 구동을 위해서 두 대를 컴퓨터를 이용하였다. 한 대의 컴퓨터는 작업 지령을 전달하기 위해 사용하고 다른 한 대의 컴퓨터는 굴삭기의 피드백 제어를 위해 이용하였다. 두 컴퓨터 사이의 데이터는 무선 통신을 이용하였다. 굴삭기의 피드백 제어시스템 구성을 위해서는 시변 슬라이딩 모드 제어기를 이용하여 구성하고 실험을 통해 제안된 모형 굴삭기의 성능을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권4D호
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• pp.433-442
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• 2010

최근 기능 인력의 건설현장 기피 현상으로 인해 숙련된 기능을 지닌 인력 양성이 더욱 힘들어지고 있으며 이에 대한 해결책으로 건설장비의 자동화 및 정보화 기술이 대두되고 있다. 특히 주로 기계화로 시공이 수행되는 토공은 도로, 공항, 단지조성등과 같이 대부분의 토목 및 건축 공사에 필요한 가장 기본적인 작업이며 굴삭기는 이런 작업에서 범용으로 활용되어 이른바 '지능형' 굴삭기의 필요성 두드러지고 있다. 지능형 굴삭기는 기능공이 탑승하지 않은 채 원격 또는 자동으로 전반적인 토공 작업을 수행할 수 있는 굴삭기를 일컫는다. 본 연구는 지능형 굴삭기 개발을 위한 요소기술로서 굴삭 작업자의 노하우를 반영하여 자동적으로 굴삭기 이동경로를 생성하기 위한 방법론을 제시하는 것을 목적으로 하고 있다. 즉, 수학적인 최적화 관점에 국한하지 않고 현장에서 굴삭기 운전자의 주된 의사결정 요소로 파악된 이동거리, 자연배수 방향, 굴삭방향의 연속성의 중요도를 반영하여 최적의 이동경로를 생성시켰다. 굴삭기가 작업하는 전체 구간을 단위 셀로 나누고, 셀들에 의하여 생성된 네트워크와 셀간 이동비용을 입력값으로 하여 몇 가지 네트워크 탐색 알고리즘을 사용하여 소비용의 이동경로를 파악하도록 하였다. 본 연구에서 제시된 방법론은 실제 현장에서 굴삭기 운전자가 작업을 하기 위하여 의사결정을 하는 요소를 반영하여 굴삭기의 이동경로를 결정함으로 인해 현장 적용성을 높였다는 데 그 차별성과 의미가 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제32권11호
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• pp.984-989
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• 2008

Hydraulic excavators have been one of the most popular devices in the various industries for construction, forestry and agriculture etc. Because the excavators generally work in poor environment, the various organizations study to automate those. In this paper, a hydraulic simulation for evaluation of automatical excavation system is presented. It is using the AMESim based on the 1.5 ton excavator with fixed displacement pumps, and operated by signals those control pilot pressure to spools of the main control valve. The main control valve is regarded that only consists of boom, arm and bucket. This simulation program is expected to apply to evaluation of the controller for automatic excavation system and to estimate of effect in accordance with change of some components or parameter.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.136-145
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• 2009

'지능형 굴삭시스템 개발'은 센서기술, 로봇기술들을 융합하여 토공 작업환경을 인식하고 작업 계획을 수립하며 굴삭기를 자동 조정하여 토공작업을 자동화 하는 것을 목표로 한다. 본 연구는 지능형 굴삭시스템 개발을 위한 요소기술로서, 광대역 3D 레이저 스캐너를 이용하여 실제 토공 작업환경을 가상의 3차원 공간으로 재현할 수 있는 수학적 모델을 만드는 것이다. 이 연구에서는 광대역 3D 레이저 스캐너를 구동하기 위한 사용자 소프트웨어 및 사용자 인터페이스를 개발하였으며, 3D 레이저 스캐너의 차량 탑재 및 스캐닝 작업의 최적화를 위하여 모바일 3D 이미징 시스템을 개발하였다. 또한 실제 토공 작업환경을 대상으로 스캐닝 실험을 실시하여 스캔 데이터를 획득하였고, 이를 기반으로 각 스캔 데이터들 간의 자동 정합 알고리즘을 설계하였다. 본 연구에서 개발된 시스템은 향후 지능형 굴삭 로봇의 완전 자동화 시스템의 구현을 위하여 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제16권4호
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• pp.109-113
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• 2019

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.51-58
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• 2006

가상생산은 새로운 제품의 개발, 새로운 설비의 개발, 새로운 생산시스템의 개발에 활용할 수 있는 매우 유용한 기술이다. 이 기술을 사용하면 실제 생산활동이 수행되기 이전에 다양한 설계오류를 수정할 수 있다. 본 논문은 가상생산기술을 굴삭기 생산공정에 적용한 사례다. 굴삭기 상부 부품의 하나인 붐과 상판회전체의 최종 용접공정을 연구의 대상으로 선택하였다. CATIA를 이용하여 각 부품의 3D 모델과 치구의 3D 모델을 개발하였으며, IGRIP을 이용하여 용접공정의 3D 시뮬레이션 모델을 개발하였다. 이러한 3D 모델들을 치구의 설계검증과 로봇시스템의 동작경로 검증등에 활용하였다. 결과적으로 수동 용접공정을 로봇을 이용한 자동용접공정으로 전환하였으며, 그 과정에서 설계오류에 의해 발생하는 재 작업시간과 비용을 감축시켰다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.145-154
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• 2009

작업환경 주변의 사물(target object)을 자동으로 인식하고 그 결과를 효과적으로 모델링하는 기술은 작업 품질, 생산성 등 개발 장비의 성능(performance)에도 지대한 영향을 미치게 되므로 이는 건설자동화 장비를 개발함에 있어 필수적으로 요구되는 핵심 요소기술이다. 현재 국내에서는 2006년부터 지능형 굴삭 로봇(intelligent robotic excavator)의 개발을 위하여 토공 작업환경을 대상으로 스테레오 비전을 활용하여 굴삭 로봇 주변 영역의 지반형상을 3차원으로 모델링하기 위한 기술을 개발하고 있다. 본 연구의 목적은 실제 토공 작업환경을 3차원으로 모델링하는 과정에서 필연적으로 발생되는 스테레오 매칭 노이즈를 효과적으로 제거하기 위하여 다양한 토공작업 환경 요소가 포함된 스테레오 영상을 수집하고 토공 작업 환경의 3차원 모델링에 적합한 노이즈 제거 알고리즘을 제안하는 것이다. 본 연구를 통해 개발된 디지털 영상처리 기술은 토공 작업환경을 대상으로 주변을 자동 인식하고 추출하고자 하는 관심의 대상을 3차원으로 모델링해야 하는 굴삭기 이외의 자동화 장비 개발에 있어서도 응용성이 매우 클 것으로 기대된다.

• 한국정밀공학회지
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• 제13권6호
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• pp.136-144
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• 1996

We developed a part of stroke sensing cylinder for position control of automatic excavator and its measurement system. In this paper, for development of stroke sensing cylinder, we consist of 2-axis control instrument system with Hall sensor. A performance of piston rod with magnetic scales is evaluated by the developed measurement system. Furthermore, the position control for good performance of instrument system is achieved by a sliding mode control which is a new method diminishing the chattering in that control by setting 2-dead band along the swtching line. The unknown parameters for sliding mode control are estimated by the signal compression method.

• 한국공작기계학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.31-36
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• 2007

The excavator is complex machinery which has widely used in the construction site, deck of harbor and deep sea. The one of important issue of excavator system in recent is an automation of it in order to improve a working efficiency, a convenience working circumstance and work satisfaction. However, since there are large nonlinearities of control circuit, actuating cylinder, joiners of hydraulic units and changing loads etc., it is difficult to develope an automatic excavator system. Therefore, in this study, toy scale pneumatic excavator system is constructed and the remote control system is installed on it, before developing the automatic excavator system. In order to design the control system of the developed pneumatic excavator system, the transfer function is obtained using signal processing method and the controller gains of PID are decided based on CDM(coefficient diagram method). The obtained transfer function and the performance of the proposed control system is evaluated through experiments and computer simulation.

• 한국정밀공학회지
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• 제6권2호
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• pp.65-76
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• 1989

The objective of this paper is to design the variable structure system(VSS) controller for the tracking control of excavator which is driven by electro-hydraulic servomechansim. It is generally agreed that the dynamic characteristics of the robot arm such as excavator are coupled, time varying, and highly nonlinear, and also hydraulic system contains nonlinear characteristics in itself, so performing exact position control and trajectory tracking control need remarkable consideration. To solve this porblem, this system was designed as a variable structure system. The salient feature of VSS is that the sliding mode occur on a switching surface. While in sliding mode, the system remains insensitive to parameter variations and disturbances. This control algorithm was applied to a hydraulic excavator by simulaltion and to a simulator by experiment. And its effectiveness was verified. And the results of VSS for the electro-hydraulic excavator was compared with that of the PID when load disturbances and system parameter variations exist.