Kim, Hee-jin;Jang, Gi-won;Kim, Dong-ho;Han, Sung-hyun
한국산업융합학회 논문집
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제23권4_1호
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pp.549-558
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2020
We describe a new approach to real-time implementation of track record and trajectory control of robotic manipulator with eight joints based on monitoring simulator. Trajectory generator uses the kinematic equations of the arm to convert the task description into a series of set points for each of the joint control loops, while the joint controllers, with simple algorithms for just one joint can move at a fast sampling rate, guaranteeing a smooth motion. The proposed control scheme is robust, fast in computation, and suitable for real-time control. Moreover, this scheme does not require any accurate parameter information, nor values of manipulator parameters and payload. Reliability of the proposed technology is veriefied by monitoring simulation and experimental of robot manipulator for the smart factory with eight degrees of freedom.
상시관측소는 GPS 측량에서 높은 정확도를 제공하며, GPS 사용자가 두 대의 수신기를 사용해야하는 필요를 제거함으로써 GPS 측위를 향상시킨다. 이전에는, 사용자에게 상시관측소로부터 제공된 자료를 후처리함으로써 수행되어졌다. 그러나 RTK-GPS 측량을 이용한 실시간 처리로 향상될 때 상시관측소의 능률은 최대가 될 것이며, 그 이유는 사용자가 기준점을 이용하지 않고서도 실시간으로 cm급의 정확도를 획득할 수 있기 때문이다. 본 연구에서는 인터넷을 통해 RINEX 형태로 제공되는 GPS 상시관측소 자료와 기존의 삼각점을 이용해 관측망을 형성하고 임의점의 좌표를 추출하였다. 또한, 기준점으로써 추출된 임의점을 이용해 RTK GPS를 수행하였다.
In this paper, a test bed for real-time network Real-Time Kinematic (RTK) research was constructed using reference stations of the NGII. A group of candidate station networks was derived, including three stations in Seoul. The group consisted of four stations with a distance of less than 100 km between them. Among several candidates, a network composed of stations with short distances between them and demonstrating good data quality for all reference stations was selected as the test bed. After collecting real-time data in Radio Technical Committee for Maritime services (RTCM) format from the selected stations and conducting a noise analysis on measurements, mm-level carrier phase measurement noise was confirmed. Afterwards, the user set the reference station inside the test bed and analyzed the network RTK positioning performance of the MAC method using the GPS L1 frequency as post-processing. From the result of the analysis it was confirmed that the residual error for all users was within 10 cm after applying the correction. Additionally, after determining integer ambiguities through Least-squares AMBiguity Decorrelation Adjustment (LAMBDA), it was confirmed that the fix rate was 100%, and all ambiguities were resolved as true values.
As personal robots coexist with a person with a role to help a person, while adapting various human life and environment, the personal robots have to accommodate frequently-changing or different-from-home-to-home environment. In addition, personal robots may have many kinds of different Kinematic configurations depending on the capabilities. Some may have a mobile base and others may have arms and a head. The motivation of this study arises from this not-well-defined home environment and varying Kinematic configuration. So the goal of this study is to develop a general control architecture for personal robots. There exist three major architectures; deliberative, reactive and hybrid. We found that these are applicable only for the defined environment with a fixed Kinematic configuration. Neither could accommodate the above two requirements. For the general solution, we propose a Supervised Hybrid Architecture (SHA), in which we use double layers of deliberative and reactive controls, distributed control with a modular design of Kinematic configurations, and real-time Linux OS. Deliberative and reactive actions interact through a corresponding arbitrator. These arbitrators help a robot to choose an appropriate architecture depending on the current situation to successfully perform a given task. The distributed control modules communicate through IEEE 1394 for the easy expandability. With a personal robot platform with a mobile base, two arms, a head and a pan-tilt stereo eye system, we tested the developed SHA for static as well as dynamic environments. For this application, we developed decision-making rules for selecting appropriate control methods for several situations of navigation task. Examples are shown to show the effectiveness.
The objective of this study was to analyze the difference in kinematic variables for successful and unsuccessful golf putting strokes. The study population included 8 male secondary school golf players who had played golf for over 3 years and whose handicap was 4 or lower. A hole was made on a 5-m-long artificial flat mat for practice, and an environment similar to that of a real green was created. The participants' motions were analyzed through 3D image analysis, and the difference in kinematic variables for successful and unsuccessful putting strokes in the same direction was determined. Data analysis revealed the following findings: The time spent for a segment of putting was the greatest for the backswing segment for both successful and unsuccessful strokes. During address and impact, the both changed to a larger extent. For successful putting strokes, the change in the elbow angle during the downswing was greater for the right elbow than for the left elbow. For both successful and unsuccessful putting strokes, the left shoulder angle increased during the segment from address to the turning point and decreased during the segment from the turning point to impact. In contrast, the right shoulder angle significantly differed between successful and unsuccessful putting strokes only during address. During successful and unsuccessful motions, the swing was executed with the moving displacement of the X-axis of the club head maintained almost constant along a straight light without back and forth movement. In the backswing segment, moving displacement of the Y- and Z-axes was greater in successful strokes than in unsuccessful strokes; however, this difference was very small for the Y-axis. The velocity of the club head for successful and unsuccessful motions significantly differed during address and at the turning point. The highest velocity of the ball was greater for successful than for unsuccessful putting strokes.
무인항공사진측량에서 지상기준점(GCP: Ground Control Point)의 설치는 시간과 비용이 가장 많이 소요되는 작업공종이다. 최근 항법센서와 통신기술의 급속한 발전으로 RTK(Real Time Kinematic) 또는 PPK(Post Processed Kinematic) 방식과 같이 지상기준점을 사용하지 않고도 무인항공사진측량이 가능한 UAV(Unmanned Aerial Vehicle) 기체가 활용되고 있다. 본 연구에서는 무기준점에 의한 RTK-UAV 측량의 잠재성을 평가하고자 지상기준점을 사용한 비 RTK(non-RTK)-UAV 측량과 비교 실험을 수행하였다. 즉 지상기준점의 수를 달리하여 비 RTK(non-RTK) 방식의 UAV와 무기준점에 의한 RTK 방식의 UAV로 동시에 촬영하여 획득된 영상으로 제작한 성과물의 위치정확도를 비교 분석하였다. 영상취득은 촬영고도 약 160m에서 Canon IXUS 127 카메라(초점거리 4.3mm, 화소크기 $1.3{\mu}m$)로 이론적인 GSD는 약 4.7cm이다. 실험결과, 비 RTK 방식에 의한 지상기준점의 수에 따른 위치정확도의 RMSE(평면/수직)는 GCP가 5개인 경우 각각 4.8cm/8.2cm, 4개인 경우 5.4cm/10.3cm, 3개인 경우 6.2cm/12.0cm로 나타났다. 그리고 비 RTK 방식의 무기준점인 경우에는 평면과 수직위치 오차의 RMSE가 각각 112.9cm, 204.6cm로 매우 크게 증가하였다. 하지만 무기준점으로 RTK 방식을 적용한 무인항공사진측량의 경우에는 평면과 수직위치 정확도가 각각 13.1cm, 15.7cm로 비 RTK 방식에 비하여 오차가 현저하게 줄어들었다. 연구결과, 무기준점으로도 정밀한 위치 결정이 가능한 RTK 방식의 무인항공사진측량은 경제성이 크게 증가하여 향후 공간정보 분야에의 활용성이 기대된다.
최근 드론에 대한 관심이 증가하면서, 드론을 활용한 다양한 기술들이 선보이고 있다. 특히, 다수의 드론을 통한 군집 비행의 기술은 협업을 통한 복잡한 임무 수행이 가능하여 빠른 시간안에 임무를 완수할 수 있어 다양한 분야에서 각광을 받고 있다. 하지만 실외의 경우 GPS의 정밀도가 낮아 정밀 비행이 어렵기 때문에 고정밀 위치 인식이 필요한 임무에는 적합하지 않다. 뿐만 아니라, 실외에서 다수의 비행체를 좁은 공간에서 동시 정밀 제어하다보니, 정밀 위치 예측이 어려운 경우 충돌이 발생하는 심각한 문제를 초래할 수 있다. 본 논문에서는 RTK-GPS(Real-Time Kinematic-GPS)를 포함한 다수 센서를 활용하여 위치 정밀도를 증가시키고, 센서 오류로 인한 문제를 최소화하기 위해 제안한 모드 스위칭 기법에 대해 설명한다. 그리고 이를 기반으로 개발한 실외 군집 비행 시스템에 대해서도 소개한다.
GPS를 이용한 RTK(Real Time Kinematic) 측량의 경우 기준국으로부터 거리가 멀어짐에 따라 측위오차가 증가하는 문제점이 발생하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 국토지리정보원은 네트워크 RTK의 일종인 VRS(Virtual Reference System) RTK 시스템을 구축하였다. 이 연구에서는 국토지리정보원에서 구축한 VRS RTK 시스템을 이용한 측량 정확도를 평가하였다. VRS 기준망 내부에 위치한 3등 기준점 50개소를 대상으로 VRS RTK 측량을 실시하고 그 결과를 3등 기준점 고시성과와 비교하는 방식으로 측위 정확도를 검증하였다. 또한 VRS RTK 측량과 동시에 단일 기준국을 이용한 일반 RTK 측량을 실시한 뒤 두 RTK 측량 방식의 측위오차를 비교하였다. 그 결과, VRS RTK 측량의 수평방향 평균제곱근오차는 평균 3.1cm, 일반 RTK 측량의 수평방향 평균제곱근오차는 평균 2.0cm로 1cm 정도의 편차만을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. VRS RTK 측량의 수직방향 평균제곱근오차는 평균 6.8cm로 수평방향보다 크게 나타났다.
최근 "지적확정측량규정"이 제정되어 지적확정측량업무의 효율적이고 체계적인 추진을 도모하고 있다. 지적확정측량을 실시하기 위해서는 기적기준점을 설치하고 이를 기준으로 경계점에 대한 평면 직각종횡선좌표를 결정함으로써 높은 정확도와 경계복원성을 갖게 된다. 본 연구는 이번에 제정된 규정에서 지적기준점측량에 처음 도입되는 다중기준국 실시간이동측량관련 규정의 문제점과 세부측량에 있어서 예상되는 제도적인 문제점을 도출하였다. 이에 대한 개선방안으로 규정의 개정 및 가구점의 관리를 제시하였다. 이는 지진 등으로 지적공부에 등록된 경계와 지상의 위치에 차이가 발생할 경우 등에 있어서도 신속히 대처할 수 있다. 따라서 본 연구에서 제시한 가구점 관리를 통해 지적확정측량이 실시되면 지적공부의 공신력이 높아지고 경계분쟁의 사전예방 효과 등으로 사회적 비용을 절감할 수 있으므로 지적제도의 운영에 기여하는데 그 의미가 있다.
각 지자체가 관리하고 있는 해안지역은 지형적, 문화적, 경제적으로 큰 영향을 미치는 공간으로 변모하고 있다. 이러한 해안 공간에 대하여 최근 들어 공학적 측면과 경제적, 문화적 측면이 융합된 새로운 형태의 연구들이 많이 진행되고 있는 실정이다. 본 연구는 울산 동구에 위치한 일산지 해안에 대한 해안선 변화에 대하여 다중관측 정보를 이용하여 분석하였다. 해안선 분석을 위하여 VRS-RTK(Virtual Reference System by Real-Time Kinematic) 측량, 항공사진, 지상라이다 측량, 그리고 고정기준점에 의한 측량을 실시하였으며, 특히 고정기준점 설치를 통한 해안선 관측과 분석방법을 제시하였다. 다중관측정보를 분석한 결과 일산지의 경우 해안선의 중하단 부분은 침식현상(6~12m)이 나타나고 있으며, 상단부분은 퇴적현상(3~14m)이 나타남을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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