Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2003.05a
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pp.57-62
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2003
This paper describes the design and simulation of a multivariable optimal control system for the combined speed, heading and depth control of a Semi-Autonomous Underwater Vehicle (SAUV) developed in Korea Ocean Research and Development Institute (KRODI). The SAUV is a test-bed for the evaluation of the navigation and manipulator technologies developed for a mine disposal vehicle (MDV) in military use and for a light working underwater vehicle in scientific use. The vehicle was designed to control its cruising speed, heading and depth with 4 horizontal thrusters installed at the rear of the hull. Therefore, the decoupled control methods are limited to apply to the SAUV because the thrust forces are highly coupled with the surging, yawing, and pitching motion of the vehicle. The multivariable Linear Quadratic (LQ) control method is chosen to control steering and diving in variable speed motion automatically. A series of simulation is carried out with fully nonlinear six degree of freedom dynamic model to validate the controller.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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1998.05a
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pp.371-376
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1998
This paper describes an approach to a speed estimation method to remove speed sensor of underwater robot's AC drive systems. AC motors have been widely used in the field of underwater robot's manipulator or propulsion system. Most of these AC motors for underwater use have usually filled oil to compensate the high pressure in deep-sea operation, where a resolver is adopted to feed back the speed of rotor But this kind of speed feedback devices gives rise to some defects arising from their mechanical complexity and numerous signal lines; a resolver needs 6 or 7 signal lines for proper operation. This paper presents a speed estimation method to improve these problems of induction motor, which is adopted as a prototype of AC motor. The proposed speed estimation method is based on the RFO(rotor flux orientation) vector control method of voltage-fed AC drives. Using the controller of voltage-fed AC drives, it is unnecessary to measure the voltage for the estimation of rotor speed, which reduces the effects of measurement error Numerical simulation is carried out to investigate the validity of the method and the effects of rotors resistance variation.
In this paper, a localization algorithm and an autonomous controller for PETASUS system II which is an underwater vehicle-manipulator system, are proposed. To estimate its position and to identify manipulation targets in a structured environment, a multi-rate extended Kalman filter is developed, where map information and data from inertial sensors, sonar sensors, and vision sensors are used. In addition, a three layered control structure is proposed as a controller for autonomy. By this controller, PETASUS system II is able to generate waypoints and make decisions on its own behaviors. Experiment results are provided for verifying proposed algorithms.
In the nuclear power plant, there are several cylindrical vessels such as reactor vessel, pressuriser and so on. The vessels are usually constructed by welding large rolled plates, forged sections or nozzle pipes together. In order to assure the integrity of the vessel, these welds should be periodically inspected using sensors such as ultrasonic transducer or visual cameras. This inspection is usually conducted under water to minimize exposure to the radioactively contaminated vessel walls. The inspections have been performed by using a conventional inspection machine with a big structural sturdy column, however, it is so huge and heavy that maintenance and handling of the machine are extremely difficult. It requires much effort to transport the system to the site and also requires continuous use of the utility's polar crane to move the manipulator into the building and then onto the vessel. Setup beside the vessel requires a large volume of work preparation area and several shifts to complete. In order to resolve these problems, we have developed an underwater mobile robot guided by the laser pointer, and performed a series of experiments both in the mockup and in the real reactor vessel. This paper introduces our robotic inspection system and the laser guidance of the mobile robot as well as the results of the functional test.
The paper presents dual arm ROV manipulation using deep reinforcement learning. The purpose of this underwater manipulator is to investigate and excavate natural resources in ocean, finding lost aircraft blackboxes and for performing other extremely dangerous tasks without endangering humans. This research work emphasizes on a self-learning approach using Deep Reinforcement Learning (DRL). DRL technique allows ROV to learn the policy of performing manipulation task directly, from raw image data. Our proposed architecture maps the visual inputs (images) to control actions (output) and get reward after each action, which allows an agent to learn manipulation skill through trial and error method. We have trained our network in simulation. The raw images and rewards are directly provided by our simple Lua simulator. Our simulator achieve accuracy by considering underwater dynamic environmental conditions. Major goal of this research is to provide a smart self-learning way to achieve manipulation in highly dynamic underwater environment. The results showed that a dual robotic arm trained for a 3DOF movement successfully achieved target reaching task in a 2D space by considering real environmental factor.
Kim, Chi-Hyo;Park, Woo-Kun;Kim, Tae-Sung;Lee, Min-Ki
Journal of Navigation and Port Research
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v.33
no.5
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pp.323-330
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2009
We have been developing an underwater robot for harbour construction using a parallel mechanism The robot is attached to the rope of a crane, which curries a large stone into the undersea The robot's yaw and pitch are controlled by hydraulic cylinders but its roll is uncontrollable. We mount propellers in both side of the robot to generate the roll motion This paper studies on the control for the roll motion of a underwater robot. A gyro-sensor is used to measure the angle in a roll motion We develop the dynamic model to describe the robot's roll motion by a second order non-linear system and identify the model parameters by recursive least square and adaptive identifier. PD control, recursive model based control and adaptive model based control are applied with the dynamic model which computes the control input to compensate disturbances. This paper introduces the underwater robot system and presents the simulated and experimental results of the proposed controller.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.8
no.1
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pp.27-40
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2013
This study is about development of technology system for an advanced deep-sea unmanned underwater robot of S. Korea analysed by the application of scenario planning. It was developed a 6000m class next-generation deep-sea unmanned underwater vehicle(or robot, UUV) system, soonly ROV 'Hemire' and Depressor 'Henuvy' in 2006 at S. Korea and motion control, adaptive control algolithm, a work-space manipulator control algolithm, especially the underwater inertial-acoustic navigation system robust to initial errors and sensor failures. But there are remained matters on position tracking of the USBL, inertial-acoustic navigation system, attitude sensor, designed sonar sensors. So this study suggest the new idea for settle the matters and then this idea help the development of the underwater inertial-acoustic navigation system robust to initial errors and sensor failures, such as acoustic signal drop-out, by modifying the error covariance of the failed sonar signal when drop-out occurs. As a result, the future policy for deep-sea unmanned underwater robot of S. Korea is to further spur the development of new technology and more improvement of the technology level for deep-sea unmanned underwater robot system with indicator and imaginary wall as external device.
Park, Koon-Nam;Sim, Chuel-Muu;Park, Chang-Oong;Lee, Chang-Hee;Park, Jong-Hark
Journal of Mechanical Science and Technology
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v.16
no.7
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pp.927-934
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2002
The HANARO ( High-flux Advanced Neutron Application Reactor) has been operated since 1995. The Cold Neutron (CN) hole was implanted in the reflector tank from the design stage. Before a vacuum chamber and a moderator cell for the cold neutron source are installed into the CN hole, it is necessary to measure exactly the size of the inside diameter and thickness of the CN hole to prevent the interference problem. Due to inaccessibility and high radiation field in the CN hole, a mechanical measurement method is not permitted. The immersed ultrasonic technique is considered as the best way to measure the thickness and the diameter of the CN hole. The 4-Axis manipulator was designed and fabricated for locating the ultrasonic sensors. The transducer of an ultrasonic sensor having 10 MHz frequency leads to high resolution as much as 0.03mm. The inside diameter and thickness of 550 points of the CN hole were measured using 2 channel ultrasonic sensors. The results show that the thickness and inside diameter of the CN hole is in the range of 3.3∼6.7mm and 156∼ 165mm, respectively. This data will be a good reference for the design of the cold neutron source facility.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.17
no.1
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pp.138-144
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2000
Robot manipulators, which are nonlinear structures and have uncertain system parameters, have complex in dynamics when are operated in unknown environment. To compensate for estimate errors of the uncertain system parameters and to accomplish the desired trajectory tracking, nonlinear robust controllers are appropriate. However, when estimation errors or tracking errors are large, they require large input torques, which may not be satisfied due to torque limits of actuators. As a result, their stability can not be guaranteed. In this paper, a new robust control scheme is presented to solve stability problem and to achieve fast trajectory tracking in the presence of torque limits. By using fuzzy logic, new desired trajectories which can be reduced are generated based on the initial desired trajectory, and torques of the robust controller are regulated to not exceed torque limits. Numerical examples are shown to validate the proposed controller using an uncertain two degree-of-freedom underwater robot manipulator.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.33
no.8
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pp.1203-1211
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2009
The dynamics of underwater vehicles can be greatly influenced by the dynamics of the vehicle thrusters. The control of the state of the hovering or very slow motion of the underwater vehicle is most important for automatic docking or control of the manipulator of the vehicle. The dynamics of the thruster based on the electric motor is nonlinear and has uncertain parameters. Since the dynamics of the vehicle coupled with the dynamics of the thruster is nonlinear and has uncertain parameters, a robust control is very effective for a desired motion tracking of the uncertain and nonlinear vehicle. In this paper a study was performed on the robust control scheme of the very slow motion or hovering motion of the underwater vehicle actuated by the electric motor. Also, a concurrent control on the state of the vehicle with nonlinearity and uncertain parameters was performed. A sliding mode control algorithm out of robust controllers was designed and applied, which compensates the nonlinear forces and uncertain parameters of the vehicle and actuator. Through a computer simulation, the proposed control scheme was compared with a linear PD controller and its superior performance was validated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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