• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2005년도 ICCAS
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• pp.1759-1764
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• 2005

Human Adaptive Mechatronics(HAM) is a new concept which was proposed in our university's research project sponsored by Japanese Ministry of Education, Sports, Culture, Science and Technology(MEXT), and is defined as "intelligent mechanical systems that adapt themselves to the user's skill under various environments, assist to improve the user's skill, and assist the human-machine system to achieve best performance". In this paper, the concept and key-items of HAM are mentioned. And the control strategy to realize a HAM human-machine system is explained in the case of physical-interface system, i.e. haptic system. The proposed assist-control of a force-feedback type haptic system includes online estimation of a operator's control characteristics, and a `force assist' function implemented as a change in the support ratio according to the identified skill level. We developed a HAM-haptic device test system, executed evaluation experiments with this apparatus, and analyzed the measured data. It was confirmed that the operator's skill could be estimated and that operator's performance was enhanced by the assist-control.

• ETRI Journal
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• 제45권5호
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• pp.836-846
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• 2023

Mobile robots are used in modern life; however, object recognition is still insufficient to realize robot navigation in crowded environments. Mobile robots must rapidly and accurately recognize the movements and shapes of pedestrians to navigate safely in pedestrian-rich spaces. This study proposes real-time, accurate, three-dimensional (3D) multi-pedestrian detection and tracking using a 3D light detection and ranging (LiDAR) point cloud in crowded environments. The pedestrian detection quickly segments a sparse 3D point cloud into individual pedestrians using a lightweight convolutional autoencoder and connected-component algorithm. The multi-pedestrian tracking identifies the same pedestrians considering motion and appearance cues in continuing frames. In addition, it estimates pedestrians' dynamic movements with various patterns by adaptively mixing heterogeneous motion models. We evaluate the computational speed and accuracy of each module using the KITTI dataset. We demonstrate that our integrated system, which rapidly and accurately recognizes pedestrian movement and appearance using a sparse 3D LiDAR, is applicable for robot navigation in crowded spaces.

• 지능정보연구
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• 제29권3호
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• pp.185-209
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• 2023

4차 산업혁명의 도래와 함께 다양한 기술이 주목을 받고 있다. 4차 산업혁명과 관련된 기술로는 IoT(Internet of Things), 빅데이터, 인공지능, VR(Virtual Reality), 3D 프린터, 로봇공학 등이 있으며 이러한 기술은 종종 융합된다. 특히 로봇 분야는 빅데이터, 인공지능, VR, 디지털 트윈과 같은 기술과 결합할 것으로 기대된다. 이에 따라 로봇을 활용한 연구가 다수 진행되고 있으며 유통, 공항, 호텔, 레스토랑, 교통 분야 등에 적용되고 있다. 이러한 상황에서 인간-로봇 상호작용에 대한 연구가 주목을 받고 있지만 아직 만족할 만한 수준에는 이르지 못하고 있다. 하지만 완벽한 의사소통이 가능한 로봇에 대한 연구가 꾸준히 이루어지고 있고 이는 인간의 감정노동을 대신할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서 현재의 인간-로봇 상호작용 기술을 비즈니스에 적용할 수 있는지에 대한 논의가 필요하다. 이를 위해 본 연구는 첫째, 인간로봇 상호작용 기술의 동향을 살펴본다. 둘째, LDA(Latent Dirichlet Allocation) 토픽모델링과 BERTopic 토픽모델링 방법을 비교한다. 연구 결과, 1992년~2002년 간의 연구에서는 인간-로봇 상호작용에 대한 개념과 기초적인 상호작용에 대해 논의되고 있었다. 2003년~2012년에는 사회적 표현에 대한 연구가 많이 진행되었으며 얼굴검출, 인식 등과 같이 판단과 관련된 연구도 수행되었다. 2013년~2022년에는 노인 간호, 교육, 자폐 치료와 같은 서비스 토픽들이 등장하였으며, 사회적 표현에 대한 연구가 지속되었다. 그러나 아직까지 비즈니스에 적용할 수 있는 수준에는 이르지 못한 것으로 보인다. 그리고 LDA토픽모델링과 BERTopic 토픽모델링 방법을 비교한 결과 LDA에 비해 BERTopic이 더 우수한 방법임을 확인하였다.

• International Journal of Control, Automation, and Systems
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• 제5권6호
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• pp.643-651
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• 2007

The various blood pressure simulators have been proposed to evaluate and improve the performance of the automatic sphygmomanometer. These have some problems such as the deviation of the actual blood pressure waveform, limitation in the blood pressure condition of the simulator, or difficulty in displaying the blood flow. An improved simulator using disturbance observer is proposed to supplement the current problems of the blood pressure simulator. The proposed simulator has an artificial arm model capable of feeding appropriate fluids that can generate the blood pressure waveform to evaluate the automatic sphygmomanometer. A controller was designed and thereafter, simulation was performed to control the output signal with respect to the reference input in the fluid dynamic model using the proposed proportional control valve. To minimize the external fluctuation of pressure applied to the artificial arm, a disturbance observer was designed on the plant. A hybrid controller combined with a proportional controller and feed-forward controller was fabricated after applying a disturbance observer to the control plant. Comparison of the simulations between the conventional proportional controller and the proposed hybrid controller indicated that even though the former showed good control performance without disturbance, it was affected by the disturbance signal induced by the cuff. The latter exhibited an excellent performance under both situations.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2005년도 ICCAS
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• pp.2290-2295
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• 2005

In this paper, it is developed simulator system of 3 D.O.F parallel robot for educate of expertness. This simulator system is composed of three parts ? 3 D.O.F parallel robot, controller (hardware) and software. First, basic structure of the robot is 3 active rotary actuator that small geared step motor with fixed base. An input-link is connected to this actuator, and this input-link can connect two ball joints. Thus, two couplers can be connected to the input-link as a pair. An end-plate, which is jointed by a ball joint, can be connected to the opposite side of the coupler. A sub-link is produced and installed to the internal spring, and then this sub-link is connected to the upper and bottom side of the coupler in order to prevent a certain bending or deformation of the two couplers. The robot has the maximum diameter of 230 mm, 10 kg of weight (include the table), and maximum height of 300 mm. Hardware for control of the robot is composed of computer, micro controller, pulse generator, and motor driver. The PC used in the controller sends commands to the controller, and transform signals input by the user to the coordinate value of the robot by substituting it into equations of kinematics and inverse kinematics. A controller transfer the coordinate value calculated in the PC to a pulse generator by transforming it into signals. A pulse generator analyzes commands, which include the information received from the micro controller. A motor driver transfer the pulse received from the pulse generator to a step motor, and protects against the over-load of the motor Finally, software is a learning purposed control program, which presents the principle of a robot operation and actual implementation. The benefit of this program is that easy for a novice to use. Developed robot simulator system can be practically applied to understand the principle of parallel mechanism, motors, sensor, and various other parts.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제22권3호
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• pp.112-118
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• 2023

As technology advances, the need for enhanced preparedness against cyber-attacks becomes an increasingly critical problem. Therefore, it is imperative to consider various circumstances and to prepare for cyber-attack strategic technology. This paper proposes a method to solve network security problems by applying reinforcement learning to cyber-security. In general, traditional static cyber-security methods have difficulty effectively responding to modern dynamic attack patterns. To address this, we implement cyber-attack scenarios such as 'Tiny Alpha' and 'Small Alpha' and evaluate the performance of various reinforcement learning methods using Network Attack Simulator, which is a cyber-attack simulation environment based on the gymnasium (formerly Open AI gym) interface. In addition, we experimented with different RL algorithms such as value-based methods (Q-Learning, Deep-Q-Network, and Double Deep-Q-Network) and policy-based methods (Actor-Critic). As a result, we observed that value-based methods with discrete action spaces consistently outperformed policy-based methods with continuous action spaces, demonstrating a performance difference ranging from a minimum of 20.9% to a maximum of 53.2%. This result shows that the scheme not only suggests opportunities for enhancing cybersecurity strategies, but also indicates potential applications in cyber-security education and system validation across a large number of domains such as military, government, and corporate sectors.

• 한국지구과학회지
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• 제30권1호
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• pp.141-151
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• 2009

탐구는 학교과학에서 지속적으로 강조되어 왔다. 하지만 학교에서 주어지는 문제는 학생들이 일상생활에서 경험하고 부딪치는 문제들과는 여러 면에서 다르다. 본 연구의 목적은 학생들이 문제에 대한 인지도식을 거의 갖고 있지 않을 때, 과제에 대한 태도와 사고력이 문제해결과정, 특히, 문제공간의 형성과 정교화에 어떻게 영향을 미치는지를 알아보는 것이다. 이를 위하여 연구자는 미국의 한 영재센터 여름방학 프로그램 중 4-6학년 영재학생 대상 '레고 로봇 수업'에 참여한 학생들의 문제해결전략을 추적하였다. 결과는 다음과 같다. (1) 과제의 선택과 파악방법, 작동자에 대한 인식의 차이 등 과제에 대한 태도는 서로 다른 문제공간을 형성하게 하였다. (2) 분석적 사고, 융통성, 효율적인 정교화 기술, 기존 인지도식의 적용 등의 사고력의 수준 차이는 문제공간의 정교화 차이와 문제해결의 성공여부로 이어졌다. (3) 초기의 문제공간의 차이는 문제해결전략의 형성 차이를 가져왔지만, 사고력 없이는 효과적인 문제해결전략의 정교화가 이루어지지 못하였다. 마지막으로, 위의 결과를 바탕으로 과학탐구를 증진시킬 몇 가지 사항이 제안되었다.

• International Journal of Computer Science & Network Security
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• 제24권4호
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• pp.163-169
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• 2024

India is a developing nation and has come with comprehensive way in modernizing its reducing poverty, economy and rising living standards for an outsized fragment of its residents. The STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) education plays an important role in it. STEM is an educational curriculum that emphasis on the subjects of "science, technology, engineering, and mathematics". In traditional education scenario, these subjects are taught independently, but according to the educational philosophy of STEM that teaches these subjects together in project-based lessons. STEM helps the students in his holistic development. Youth unemployment is the biggest concern due to lack of adequate skills. There is a huge skill gap behind jobless engineers and the question arises how we can prepare engineers for a better tomorrow? Now a day's Industry 4.0 is a new fourth industrial revolution which is an intelligent networking of machines and processes for industry through ICT. It is based upon the usage of cyber-physical systems and Internet of Things (IoT). Industrial revolution does not influence only production but also educational system as well. IoT in academics is a new revolution to the Internet technology, which introduced "Smartness" in the entire IT infrastructure. To improve socio-economic status of the India students must equipped with 21st century digital skills and Universities, colleges must provide individual learning kits to their students which can help them in enhancing their productivity and learning outcomes. The major goal of this paper is to present a low cost, effective learning mechanism for STEM implementation using Raspberry Pi 3+ model (Single board computer) and Node Red open source visual programming tool which is developed by IBM for wiring hardware devices together. These tools are broadly used to provide hands on experience on IoT fundamentals during teaching and learning. This paper elaborates the appropriateness and the practicality of these concepts via an example by implementing a user interface (UI) and Dashboard in Node-RED where dashboard palette is used for demonstration with switch, slider, gauge and Raspberry pi palette is used to connect with GPIO pins present on Raspberry pi board. An LED light is connected with a GPIO pin as an output pin. In this experiment, it is shown that the Node-Red dashboard is accessing on Raspberry pi and via Smartphone as well. In the final step results are shown in an elaborate manner. Conversely, inadequate Programming skills in students are the biggest challenge because without good programming skills there would be no pioneers in engineering, robotics and other areas. Coding plays an important role to increase the level of knowledge on a wide scale and to encourage the interest of students in coding. Today Python language which is Open source and most demanding languages in the industry in order to know data science and algorithms, understanding computer science would not be possible without science, technology, engineering and math. In this paper a small experiment is also done with an LED light via writing source code in python. These tiny experiments are really helpful to encourage the students and give play way to learn these advance technologies. The cost estimation is presented in tabular form for per learning kit provided to the students for Hands on experiments. Some Popular In addition, some Open source tools for experimenting with IoT Technology are described. Students can enrich their knowledge by doing lots of experiments with these freely available software's and this low cost hardware in labs or learning kits provided to them.

• 감성과학
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• 제15권4호
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• pp.503-516
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• 2012

지금까지 로봇 및 소프트웨어 에이전트들을 살펴보면, 감정 모델이 내부에 종속적으로 존재하기 때문에 감정모델만을 별도로 분리해 새로운 시스템에 재활용하기란 쉽지 않다. 따라서 어떤 로봇 및 에이전트와 연동될 수 있는 Engine of computational Emotion model (이하 EE로 표시한다)을 소개한다. 이 EE는 어떤 입력 정보에도 치중되지 않고, 어떤 로봇 및 에이전트의 내부와도 연동되도록 독립적으로 감정을 담당하기 위해, 입력 단계인 인식과 출력 단계인 표현을 배제하고, 순수하게 감정의 생성 및 처리를 담당하는 중간 단계인 감정 발생만을 분리하여, '입력단 및 출력단과 독립적인 소프트웨어 형태, 즉 엔진(Engine)'으로 존재한다. 이 EE는 어떤 입력단 및 출력단과 상호작용이 가능하며, 자체 감정뿐 아니라 상대방의 감정을 사용하며, 성격을 활용하여 종합적인 감정을 산출해낸다. 또한 이 EE는 로봇 및 에이전트의 내부에 라이브러리 형태로 존재하거나, 별도의 시스템으로 존재하여 통신할 수 있는 구조로 활용될 수 있다. 감정은 Joy(기쁨), Surprise(놀람), Disgust(혐오), Fear(공포), Sadness(슬픔), Anger(분노)의 기본 감정을 사용하며, 문자열과 계수를 쌍으로 갖는 정보를 EE는 입력 인터페이스를 통해 입력 신호로 받고, 출력 인터페이스를 통해 출력 신호로 내보낸다. EE는 내부에 감정마다 감정경험의 연결 목록을 가지고 있으며, 이의 계수의 쌍으로 구성된 정보를 감정의 생성 및 처리하기 위한 감정상태 목록으로 사용한다. 이 감정경험 목록은 '인간이 실생활에서 경험하는 다양한 감정에 대한 이해를 도모'하는 감정표현어휘로 구성되어 있다. EE는 인간의 감정을 탐색하여 적절한 반응을 나타내주는 상호작용 제품에 이용 가능할 것이다. 본 연구는 제품이 '인간을 공감하고 있음'을 인간이 느낄 수 있도록 유도하는 시스템을 만들고자 함이므로, HRI(인간－로봇 상호작용)나 HCI(인간－컴퓨터 상호작용)와 관련 제품이 효율적인 감정적 공감 서비스를 제공하는데 도움이 될 수 있을 것으로 기대한다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.17-21
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• 2015

최근에 첨단기술의 발전으로 자동차 자체의 기술 개발을 통한 운전자 안전을 확보하고자 하는 노력은 지속적이고 빠르게 진행되고 있다. 그러나 교통안전시설 개발을 통해 운전 주변 환경에 운전자를 배려하는 기술은 아직 부족하다. 따라서 본 연구에서는 개발된 도로안전지킴이 로봇 도구가 운전환경에서의 안전을 확보하는데 도움이 되는지 여부를 연구하고자 한다. 본 연구방법으로 IT 융합(보조공학 관련 전문가), 운전교육(운전재활), 자동차 관련 연구, 도로환경관련 연구, 건설업 전문분야로 26명을 선정하여 IT융합기반 도로안전지킴이로봇에 대한 안전성, 편리성, 효율성, 효과성을 중심으로 운전 환경에 미치는 영향을 사용성 평가로 조사하였다. 그 결과, LED 전광판의 정보(차량 속도, 건설현장 서행 경고, 안개나 시야확보가 어려운 날씨에 정확한 정보제공)가 운전자에게 전달되어 사고예방에 효과적인 것으로 나타났다. 따라서 본 연구 결론은 도로안전지킴이 로봇의 경우 운전자의 운전환경 개선에 도움이 되었다는 결론을 얻었다. 또한, 시야확보가 어려운 환경에서 더 정확한 정보를 제공할 수 있고, 교통위반, 사고 범죄자 추적 등의 불법 행위에 대한 결과를 기록함으로써 교통안전 예방 메커니즘으로써 중추적인 역할을 할 수 있다.