The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.7
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pp.1241-1246
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2008
The dynamics of mobile robot is nonlinear. To cope with this nonlinearity, many advanced control schemes have been proposed recently. Generally, the advanced control schemes are complicated and not good for the practical real-time control when they are implemented as control programs. So, in this paper, a relatively simple PI controller is proposed and applied to the position control of mobile robot with the adoption of reference trajectory calculation method used for the AUV(Autonomous Underwater Vehicle) control. The proposed PI controller is programmed using LabVIEW which is popular for its graphical programming characteristics. The simulation and experimental results show the feasibility and effectiveness of the proposed PI controller.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.8
no.4
s.23
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pp.14-23
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2005
In this paper we propose a sensor fusion method for the navigation algorithm which can be used to estimate state vectors such as position and velocity for its motion control using multi-sensor output measurements. The output measurement we will use in estimating the state is a series of known multi-sensor asynchronous outputs with measurement noise. This paper investigates the Extended Kalman Filtering method to merge asynchronous heading, heading rate, velocity of DVL, and SSBL information to produce a single state vector. Different complexity of Kalman Filter, with. biases and measurement noise, are investigated with theoretically data from MOERI's SAUV. All levels of complexity of the Kalman Filters are shown to be much more close and smooth to real trajectories then the basic underwater acoustic navigation system commonly used aboard underwater vehicle.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.11
no.2
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pp.414-419
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2010
This paper describes the design and performance of a hovering AUV 'NOAH' constructed at Jeju National University. We analyse the dynamic performance of NOAH using simulation program and carry out depth control test at small basin. The main purpose of NOAH is to carry out fundamental tests on its attitude control and position control. Its configuration is similar to general ROV appearance for underwater works and dimension is $0.75m{\times}0.5m{\times}0.5m$. It has 4 thrusters of 450watt for longitudinal/lateral/vertical propulsion and is equipped with a pressure sensor for measuring water depth and a magnetic compass for measuring heading angle. The navigation of the vehicle is controlled by an on-board Pentium III-class computer, which runs with the help of the Windows XP operating system. These give us an ideal environment for developing various algorithm which are needed for developing and advanced hovering AUV.
Kwak, Kyungmin;Park, Daegil;Kim, Younghyeon;Chung, Wan Kyun;Kim, Jinhyun
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.11
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pp.1050-1056
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2015
In this paper, we use the characteristics of electromagnetic waves underwater attenuation for estimating linear distance between a transmitting node and receiving node, and research underwater vertical plane attenuation model for constructing the underwater localization system. The underwater localization of 2 dimensional with the plane attenuation model in the horizontal plane (H-plane) was proposed previous research. But for the 3 dimensional underwater localization, the additional vertical plane (E-plane) model should be considered. Because the horizontal plane of omnidirectional antenna has the same attenuation tendency in x-y plane according to the distance, whereas in vertical plane shows an irregular pattern in x-z plane. For that reason, in the vertical plane environment, the attenuation should be changed by the position and inclination. Hence, in this paper the distance and angle between transmitting and receiving node are defined using spherical coordinate system and derive an antenna gain pattern using half power beam width (HPBW). The HPBW is called a term which defines antenna's performance between isotropic and other antennas. This paper derives omnidirectional antenna's maximum gain and attenuation pattern model and define vertical plane's gain pattern model using HPBW. Finally, experimental verifications for the proposed underwater vertical plane's attenuation model was executed.
A test miner named MineRo was constructed for the purpose of shallow water test of mining performance. In June of 2009, the performance test was conducted in depth of 100 m, 5 km away from Hupo-port (Korean East Sea), to assess if the developed system is able to collect and lift manganese nodules from seafloor. In August of 2010, in-situ test of automatic path tracking control of MineRo was performed in depth of 120 m at the same site. For path tracking control, a localization algorithm determining MineRo's position on seabed is prerequisite. This study proposes an improved underwater navigation algorithm through estimation of MineRo's kinematic parameters. In general, the kinematic parameters such as track slips and slip angle are indirectly calculated using the position data from USBL (Ultra-Short Base Line) system and heading data from gyro sensors. However, the obtained data values are likely to be different from the real values, primarily due to the random noise of position data. The aim of this study is to enhance the reliability of the algorithm by measuring kinematic parameters, track slips and slip angle.
Kim, Joon-Young;Ko, Sung-Hyub;Cho, So-Hyung;Lee, Seung-Keon;Sohn, Kyoung-Ho
International Journal of Ocean System Engineering
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v.1
no.4
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pp.192-197
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2011
This paper describes the mathematical modeling, control algorithm, system design, hardware implementation and experimental test of a Manta-type Unmanned Underwater Vehicle (MUUV). The vehicle has one thruster for longitudinal propulsion, one rudder for heading angle control and two elevators for depth control. It is equipped with a pressure sensor for measuring water depth and Doppler Velocity Log for measuring position and angle. The vehicle is controlled by an on-board PC, which runs with the Windows XP operating system. The dynamic model of 6DOF is derived including the hydrodynamic forces and moments acting on the vehicle, while the hydrodynamic coefficients related to the forces and moments are obtained from experiments or estimated numerically. We also utilized the values obtained from PMM (Planar Motion Mechanism) tests found in the previous publications for numerical simulations. Various controllers such as PID, Sliding mode, Fuzzy and $H{\infty}$ are designed for depth and heading angle control in order to compare the performance of each controller based on simulation. In addition, experimental tests are carried out in a towing tank for depth keeping and heading angle tracking.
Abbas, Muhammad Zahid;Bakar, Kamalrulnizam Abu;Ayaz, Muhammad;Mohamed, Mohammad Hafiz;Tariq, Moeenuddin
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.2
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pp.731-763
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2017
In Underwater Linear Sensor Networks (UW-LSN) routing process, nodes without proper address make it difficult to determine relative sensor details specially the position of the node. In addition, it effects to determine the exact leakage position with minimized delay for long range underwater pipeline monitoring. Several studies have been made to overcome the mentioned issues. However, little attention has been given to minimize communication delay using dynamic addressing schemes. This paper presents the novel solution called Hop-by-Hop Dynamic Addressing based Routing Protocol for Pipeline Monitoring (H2-DARP-PM) to deal with nodes addressing and communication delay. H2-DARP-PM assigns a dynamic hop address to every participating node in an efficient manner. Dynamic addressing mechanism employed by H2-DARP-PM differentiates the heterogeneous types of sensor nodes thereby helping to control the traffic flows between the nodes. The proposed dynamic addressing mechanism provides support in the selection of an appropriate next hop neighbour. Simulation results and analytical model illustrate that H2-DARP-PM addressing support distribution of topology into different ranges of heterogeneous sensors and sinks to mitigate the higher delay issue. One of the distinguishing characteristics of H2-DARP-PM has the capability to operate with a fewer number of sensor nodes deployed for long-range underwater pipeline monitoring.
We present an autonomous entertainment dolphin robot system based on ubiquitous sensor networks(USN). Generally, It is impossible to apply to USN and GPS in underwater bio-mimetic robots. But An Entertainment dolphin robot which presented in this paper operates on the water not underwater. Navigation of the underwater robot in a given area is based on GPS data and the acquired position information from deployed USN motes with emphasis on user interaction. Body structures, sensors and actuators, governing microcontroller boards, and swimming and interaction features are described for a typical entertainment dolphin robot. Actions of mouth-opening, tail splash or water blow through a spout hole are typical responses of interaction when touch sensors on the body detect users' demand. Dolphin robots should turn towards people who demand to interact with them, while swimming autonomously. The functions that are relevant to human-robot interaction as well as robot movement such as path control, obstacle detection and avoidance are managed by microcontrollers on the robot for autonomy. Distance errors are calibrated periodically by the known position data of the deployed USN motes.
Kim, Tae-Sung;Kim, Chi-Hyo;Lee, Jin-Hyung;Lee, Min-Ki
Journal of Navigation and Port Research
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v.42
no.3
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pp.237-244
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2018
When underwater rubble leveling work is carried out by a robot, real-time information on the topography around the robot is required for remote control. If the topographical information with respect to the current position of the robot is displayed as a 3D graphic image, it allows the operator to plan the working schedules and to avoid accidents like rollovers. Up until now, the topographical recognition was conducted by multi-beam sonars, which were only used to assess the quality before and after the work and could not be used to provide real-time information for remote control. This research measures the force delivered to the bucket which presses the mound to determine whether contact is made or not, and the contact position is calculated by reading the cylinder length. A variable bang-bang control algorithm is applied to control the heavy robot arms for the positioning of the bucket. The proposed method allows operators to easily recognize the terrain and intuitively plan the working schedules by showing relatively 3-D gratifications with respect to the robot body. In addition, the operating patterns of a skilled operator are programmed for raking, pushing, moving, and measuring so that they are automatically applied to the underwater rubble leveling work of the robot.
Kim, Jin-Seok;Kim, Heung-Soo;Cho, Byung-Hak;Kim, Joon-Hong;Shin, Chang-Hoon;Kim, Seok-Gon
Proceedings of the KIEE Conference
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2001.11c
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pp.292-296
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2001
Nuclear regulation requires a periodic visual test for inside structures of reactor to guarantee safe operation of nuclear power plant. However, existing visual test, which is proceeded manually, needs lots of time and labor. Even more, test workers should be exposed in radioactive environment during the test. An underwater robot system has being studied for more efficient and safer test. The position and pose estimation are important issue for the movement control of the robot. An algorithm was presented in this paper, which estimate the location and pose of the underwater robot clearly using vision system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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