• 한국항공우주학회지
• /
• 제50권9호
• /
• pp.639-646
• /
• 2022

본 논문은 사전에 알려지지 않은 환경에서 깊이지도를 이용하여 정보를 획득하고, 이를 기반으로 쿼드로터의 착륙 선택 알고리즘 성능을 분석한다. 무인항공기의 유도 및 제어시스템은 궤적 계획 유도시스템과 위치 및 자세 제어기로 구성된다. 아래를 향하는 짐벌 시스템에 부착된 스테레오 비전 센서가 획득한 깊이 정보를 이용하여 착륙 지점을 선정한다. 평탄도 정보는 사전 정의된 깊이지도 영역의 최대 깊이 차이 및 UAV와의 거리를 고려하여 산출한다. 본 논문에서는 3가지 착륙 방법을 제안하며 다양한 성능지수들을 활용하여 성능을 비교한다. 성능지수로는 UAV 이동 거리, 지도 정확도, 장애물 대응 시간 등을 고려한다.

• 한국지능시스템학회논문지
• /
• 제27권2호
• /
• pp.89-98
• /
• 2017

외바퀴 로봇 제어에 있어 필수적인 균형 안정화 제어를 위해 제어 모멘트 자이로스코프(CMG)를 이용할 수 있다. 단일 짐벌 CMG는 단순한 구조를 가지면서 외란에 대해 강력한 복원 토크를 로봇에게 전달할 수 있다. 그러나 CMG는 복원 토크 외에 원치 않는 방향의 토크도 발생시킨다. 원치 않는 방향 토크는 회전 자유도가 높은 외바퀴 로봇 시스템에서 불안정성 문제를 야기한다. 본 논문에서는 원치 않는 방향 토크를 제거하기 위해 CMG 가위쌍을 이용한 외바퀴 이동 로봇 제어 시스템을 제시한다. 외바퀴 로봇 동역학식에 있어서의 모델 오차에 강인한 특성을 갖는 LQR 제어 알고리즘을 설계하였다. 3D 비선형 동역학 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 CMG 가위쌍과 LQR 제어 알고리즘을 갖는 외바퀴 로봇 제어 시스템을 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
• /
• pp.82-82
• /
• 2023

홍수기 하천에서 유량측정은 예산, 인력, 안전 및 측정 시 편의성 등의 이유로 측정에 제한이 많다. 특히, 태풍 등으로 인한 호우사상 발생 시 위와 같은 문제로 홍수량 측정에 어려움이 따른다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 Lee et al.(2021)은 드론과 전자파표면유속계의 기능을 융합한 DSVM(Dron and Surface Veloctity Meter using doppler radar) 측정방법을 개발하였다. 전자파표면유속계 측정의 제한 요소인 진동을 감소시키기 위해 댐퍼플레이트를 개발하였고 금강의 지류인 봉황천에 현장 적용을 통해 DSVM 측정방법의 실용성을 확인하였다. 기존 연구에서 DSVM 방법은 드론의 각 측선 이동을 위한 조종과 전자파표면유속계 측정의 제어를 측정자가 수행하였는데 본 연구에서는 통합 드론측정시스템(IDMS, Integrated Drone Measurement System) 개발을 통해 측정자의 조종 의존도를 줄임과 동시에 안전하고 정확한 유량측정을 위해 노력하였다. 기존 댐퍼플레이트의 상하 진동 흡수 기능뿐만 아니라 전자파표면유속계의 흔들림 현상 등 자세 제어 기능을 보완하기 3축 모터를 적용한 방수짐벌을 개발하여 측정 정확도를 향상시켰다. 미션컴퓨터 개발로 측정지점의 측정 임무정보를 DB화하여 각 측선별 헤딩, 고도, 이동 등 자동항법 기능과 기체의 안정화 이후 전자파표면유속계를 자동으로 제어하여 측정을 실시하는 기능을 구현하였다. 또한 통합 GCS(Ground Control System)를 통해 비행 및 측정에 대한 모든 정보를 확인하고 컨트롤 할 수 있게 하였다. 2022년 금산군(제원대교), 무주군(취수장), 경주시(서천교) 지점에서 홍수기 유량측정에 도입하여 중간단면적법, 지표유속법을 적용하여 통합드론측정시스템의 실용성을 검증 완료하였다. 2023년 현장에 18대의 통합 드론측정시스템을 도입하여 홍수기 유량측정에 활용할 계획이다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제19권4호
• /
• pp.93-98
• /
• 2019

광학시스템에서 가장 중요한 기술 중의 하나는 고속으로 이동하는 표적을 지속적으로 추적할 수 있는 고속 자동 표적 추적 시스템이다. 본 논문은 원거리 소형 표적에 대해서 고속으로 이동하는 표적에 대해서 급격한 형태 변화에도 강인한 상관 트렉커 기반에 자동 표적 추적 시스템을 설계한다. 본 논문은 IR 영상에서 $3{\times}3$ 이상의 표적에 대해서 4ms 내에 고속으로 표적을 추적하기 위한 커널 함수와 correlation filter 설계 최적화 방법을 제시하고, 이를 VxWorks와 같은 실시간 O/S 하에서 짐벌과 함께 연동하여 시험을 수행한다. 제안된 알고리즘의 성능 검증을 위해서 실제로 복잡환경에서 기동하는 드론, 비행체를 대상으로 IR 카메라로 영상을 획득한 후 이를 실시간 보드상에서 시험을 진행한 결과 응답시간 4ms이하에서 약 98% 추적 성공률를 보였다.

• 한국소음진동공학회논문집
• /
• 제23권1호
• /
• pp.41-48
• /
• 2013

In this work, 4-DOF ER haptic master is proposed and integrated with a slave robot for minimally invasive surgery(MIS). Using a controllable ER fluid, the haptic master can generate a repulsive force/torque with the 4-DOF motion. For realization of master-slave robot system, the motion command of the haptic master is realized by slave surgery robot. In order to follow the 4-DOF motion of the haptic master, novel mechanism of slave surgery robot with gimbal joint is devised. Accordingly, the haptic master-slave robot system is established by incorporating the slave robot with the haptic master device in which the desired repulsive force/torque and position are transferred to each other via wireless communications. In order to obtain the desired force/torque and position trajectories, tracking controllers for haptic master and slave robot are designed and implemented, respectively. It has been demonstrated that the desired effective torque tracking control performance is well achieved using the proposed haptic master-slave robot system.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2012년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.421-427
• /
• 2012

In this work, 4 DOF ER haptic master is proposed and integrated with a slave robot for minimally invasive surgery (MIS). Using a controllable ER fluid, the haptic master can generate a repulsive force/torque with the 4-DOF motion. For realization of master-slave robot system, the motion command of the haptic master is realized by slave surgery robot. In order to follow the 4 DOF motion of the haptic master, novel mechanism of slave surgery robot with gimbal joint is devised. Accordingly, the haptic master-slave robot system is established by incorporating the slave robot with the haptic master device in which the desired repulsive force/torque and position are transferred to each other via wireless communications. In order to obtain the desired force/torque and position trajectories, tracking controllers for haptic master and slave robot are designed and implemented, respectively. It has been demonstrated that the desired effective torque tracking control performance is well achieved using the proposed haptic master-slave robot system.

• 로봇학회논문지
• /
• 제17권3호
• /
• pp.288-295
• /
• 2022

This study shows a system identification method of a balancing loading device for a stair climbing delivery robot. The balancing loading device is designed as a 2-axes gimbal structure and is interpreted as two independent pendulum structures for simplifying. The loading device's properties such as mass, moment of inertia, and position of the center of gravity are changeable for luggage. The system identification process of the loading device is required, and the controller should be optimized for the system in real-time. In this study, the system identification method is based on least squares method to estimate the unknown parameters of the loading device's dynamic equation. It estimates the unknown parameters by calculating them that minimize the error function between the real system's motion and the estimated system's motion. This study improves the accuracy of parameter estimation using a null space solution. The null space solution can produce the correct parameters by adjusting the parameter's relative sizes. The proposed system identification method is verified by the simulation to determine how close the estimated unknown parameters are to the real parameters.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제39권5호
• /
• pp.517-526
• /
• 2015

본 논문은 쿼드로터 자세제어의 신뢰성 향상을 목적으로 다종 센서 구성 및 다종 센서 데이터 융합 알고리즘 적용을 연구한 결과이다. 먼저, 쿼드로터에 대한 동역학적 모델링에 관한 수식을 도출하였으며, 획득된 수식을 기초로 쿼드로터에 대한 수학적 모델링을 진행하였고 이를 기반으로 신뢰성이 향상된 다종 센서 데이터를 입력으로 하는 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다. 쿼드로터 자세제어를 위해 다종 센서 데이터의 신뢰성 향상이 필요했으며 이를 위해 다종 센서 데이터 입력에 대한 칼만 필터링를 진행하였고, 이후 쿼드로터의 수학적 모델링에 적용하여 오차를 보상토록 하였다. 관련 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 실제 쿼드로터 시스템에 적용하기 위하여 쿼드로터를 짐벌에 장착한 실제 시스템을 구성하였고 이후 쿼드로터를 호버링 상태에서 사용자가 요구하는 각도 변화에 따른 실험을 수행하였다. 실제 실험을 통한 쿼드로터 자세제어 데이터를 산출하였으며, 이를 바탕으로 추가적인 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 설계한 다종 센서 및 쿼드로터 자세 제어 시스템의 성능 검증을 진행하였다.

• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제17권6호
• /
• pp.9-15
• /
• 2023

재난 및 재해를 효과적으로 예방하고 대응하기 위하여 투시형 HMD를 착용한 조종사가 무인항공기에서 전송되는 영상을 이용하여 재난 및 재해 관련 구조 작업을 수행하는 기법들이 개발되어 왔다. 그러나 투시형 HMD를 착용한 조종사는 현장 전체를 통합적으로 인지할 수 없기 때문에 현장 상황에 적합한 작업들을 신속하게 결정하고 실행하기에는 한계가 존재한다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 본 논문에서는 투시형 HMD를 착용한 구조요원이 무인항공기를 효율적으로 운용할 수 있는 증강현실 기반의 인터페이스 기법을 제안한다. 모의실험 결과는 시야가 확보되는 상황에서 투시형 HMD를 착용한 구조요원이 손가락 제스처를 기반으로 짐벌과 무인항공기의 비행을 고속으로 제어할 수 있음을 보여준다.

• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제12권2호
• /
• pp.46-58
• /
• 2018

고해상도 관측위성의 대용량 영상 데이터 송신용인 2축 짐벌식 X-밴드 안테나는 궤도 임무수행 중 안테나 구동에 따라 미소진동을 유발하며, 이는 관측위성의 영상 품질을 저하시키는 요인 중 하나이기 때문에 반드시 절연되어야 할 대상이다. 본 논문에서는 상기 X-밴드 안테나의 방위각 구동에 따른 미소진동절연과 동시에 기존에 제안된 티타늄 블레이드 기어가 소성변형에 취약한 문제점을 보완하기 위해 초탄성 형상기억합금 (SMA)을 활용한 메쉬 와셔 기어를 제안하였다. 상기 SMA 메쉬 와셔 기어의 기본 특성을 파악하기 위해 SMA 메쉬 와셔 두께방향 정하중 시험과 SMA 메쉬 와셔 기어 수준의 회전방향정하중 시험을 실시하였다. 아울러 안테나 조립체 수준의 미소진동 측정시험을 통해 제안된 SMA 메쉬와셔 기어의 진동절연이 효과적임을 입증하였다.