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수중 다중 로봇 분야의 최신 연구 동향 원문보기

제어·로봇·시스템학회지 = iCROS, v.16 no.1, 2010년, pp.23 - 34  

여태경 (한국해양연구원 해양시스템연구부) ,  홍섭 (한국해양연구원 해양시스템연구부) ,  전봉환 (한국해양연구원 해양시스템연구부)

초록

대부분의 다중 로봇(Multi-robots) 시스템은 환경적으로 단일로봇의 운용을 포함하지만, 수많은 연구가들은 제시된 임무를 완수하기 위하여 로봇 그룹이 협력함으로써 나타나는 잠재적 장점에 주목하게 되었다. 미지의 해성 탐사(Exploring), 물체 일기(Object pushing), 그리고 유독성 폐기물 첨소와 같은 작업을 수행하기 위해서는, 매우 복잡한 로봇을 사용하기 보다는 소형이며 간단한 다수의 로봇을 사용하는 것이 보다 효과적이다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 프로젝트이다. ASC/AUV 시스템은 Azores에 존재하는 열수 분출구에서의 군집다양성(community diversity)의 유형과 천해의 열수 작용의 확장에 관한 연구에 적용할 목적으로 착수되었다. 여기에 사용된로봇, DELFIN ASC와 INFANTE AUV는 R1NAVE와 협 력 하여 1ST에서 설계 .
  • 그러나 경우에 따라 AUV는 주어진 시간 내에 임무를 완수하지 못하거나, UAV가 획득한 정보에 불확실성 이 포함될 수 있다. 주어진 시간 내에 UAV?} 기지국에 항상 도달하도록 UAV 의 루트와 AUV의 경로 생성을 위한 강인한 메커니즘을 개발하였다.
  • 분야에서 수많은 연구가 진행되어 왔다. 따라서 본 절에서는 육상 다중로봇 자체 연구 보다는 연구 동향을 요약한 논문들인 Cao 외 [3], Dudek 외 [4], locchi 외 [5], Arai 외 [6], Parker 외 [기 그리고 Verret[8]에서, 중점적으로 다루는 연구 주제에 대하여 간략하게 소개하고자 한다.
  • 본 논문에서는 다중 수중 로봇 관련 최근 발표된 논문과 프로젝 트를 중심으로 연구 동향을 소개 하고자 한다. 본 논문은 다음과 같이 구성 된다.
  • 본 논문에서는 수중다중 로봇에 관한 연구 동향을 최근 논문과 프로젝트를 중심으로 소개하였다. 이 분야 기술 선진국들은이미 자율성, 신뢰성 그리고 제어성이 보장된 단일로봇 기술을확보하였고, 확보된 기술력과 정부지원 하에 다양한 연구를진행하거나 준비하고 있다.
  • 본 절에서는 수중 다중로봇 연구 분야에서 최근 발표되고 있는 논문과 다중로봇 관련 프로젝트를 중심으로 연구 동향을 설명하고자 한다.
  • 시스템이 제안되었다. 본 절에서는 워싱턴 대학과APL에서 설계한ADOHA/MARSMooring에 대하여 간략하게소개하기로 한다[36]. 이 시스템은 계류(mooring)시스템과 소나센서가 장착된 SeagWer로 크게 나눌 수 있다(그림 10).
  • 제어를 다루는 프로젝트이다[35]. 여기서의 주된 연구는시스템이 운용되는 동안 계 산 자원 공유의 실현성 과 제한된 통신 조건에서의 공동 협 력 제어기 설계방법을 개발하는 것이다. (그림 8).
  • 착수된다. 이 프로젝트는 다중로봇 협력에 대한 개념과 실용 사이의 격차를 해소히는 실용적 도구의 개발과 이론-적접근법의 검증이 목표다. 본 프로젝트를통해 개발된 기술은 이미 존재하는 다양한 수중 로봇과 서로 호환되어야 하며, 다른한편으로는 통신 결함에 의해 야기되는 문제들을극복할 수 있는 강인성을 가져야 한다.
  • 최적 프레임워크의 목적은 최상의 팀을 구성하고 선택된 목표물에 도달하는 최적 경로를 찾는 것이다. 주어진 시간 내에 미션 완수를위해 수중 글라이드 팀의 에너지 최소화에 기초한 프레임워크를 제안한다. 에너지 최소화 문제는 먼저 부력 조절용 엔진으로구동되는 수중 글라이더에 대하여 체계화한 후, 프로펠러에 의해 구동되는AUV에 대해 적절히 수정하여 적용한다.

가설 설정

  • 제 안하였다. UAV와 AUV는 센서 와 통신에 제 약이 있는 것으로 가정하였다. UAV의 역할은 AUV 위를 비행하며, AUV에의해 입수된 정보를 획득하거나 AUV에 새로운 미션을 부여한다.
  • 그는무리 내에서 1마리에 대한분산행위모델(distributedbehaviour model)을 도출하였다. 여기서 무리는 개개의 새들의 행위들 사이의 상호작용(interaction)의 산물로 가정하였고, 충돌 회피 (collision avoidance), 속도 일치 (velocity matching)와 같은 간단한행위를만들었다. 이처럼 행위 기반 방식이 이동로봇분야에서부각된 이유는, 로봇이 빠르고실시간에 가깝게 반응해야만하는 요구 조건에 대하여 행위는 소프트웨어나 하드웨어 어디에서나 간단하게 탑재시킬 수 있고, 모듈 형태이며, 시스템과 별도로 시험이 가능하다는 장점을지녔기 때문이다[1].
  • Cui 외 [23]은 엑츄에이 터 수가 부족하며 평면 운동만을 하는 AUV 시스템에 대한 대형제어 방식을 제안하였다. 여기서 추종 로봇은 선도 로봇의 속도와 다이나믹 정보 없이 위치 정보만을획득할 수 있다고 가정하였다. 획득된 위치 정보와 설정된 대형 정보로부터 추종 로봇은 가상(virtual)의 로봇을 생성 한 후 이것의궤적을 따르게 된다.
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참고문헌 (38)

  1. R. R. Murphy, "Introductin to AI Robotics," A Bradford Book, 2000. 

  2. R. A. Brooks "A Robust Layered Control Systern for a Mobile Robot," lEEE Journal of Robotics and Automation, vol. 2, no. 1, pp. 14-23, 1986. 

  3. Y. Uny Cao, AIex S. Fumkunaga,and A. B. Kahng, "Cooperative Mobile Robotics: Antecedents and Directions," Autonomous Robots, vol 4,pp.1-23, 1997. 

  4. G. Dudek, Michael R. M. Jenkin, Evangelos Milios, and David Wilke, "A Taxonomy for Multi-Agent Robotics," Autonomous Robots, vol. 3, pp. 375-397, 1996. 

  5. L. locchi, D. Nardi, and M.Salerno, "Reactivity and Deliberation: A sruvey on Multi-Robot System," Lecture Notes in Computer Science, Springer Berlin/Heidelberg, pp. 9-32, 2001. 

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  7. Lynne E. Parker, "Current research in multi-robot systems,'' Artif Life Robotics, voI.7,pp.1-5,2003. 

  8. S. Verret, "Current State of the Art in Multi-robot Systems,'' Defence Research and Development Canada, 2005. 

  9. C. V. Alt, " Autonomous Underwater Vehicles," The Autonomous Underwater Lagrangian Plaiforms and Sensor Workshop,2003. 

  10. J. Yuh, 'Design and Control of Autonomous Underwater Robots: A Survey," Autonomous Robots, vol. 8, pp. 7-24, 2000 

  11. S. G. Chappell, J. C. Jalbert, P. Pietryka, and J. Duchesney, "Acoustic Communication Between Two Autonomous Underwater Vehicles," Proceedings of the 1994 Symposium on Autonomous Underwater Vehicle Technology, pp. 462-469, 1994. 

  12. J. B. Sousa and F. L. Pereira, "A Generalized Vehicle Based Control Architecture for Multiple AUVs," MTS/IEEE Challenges of Our Changing Global Environment Conference, vol. 3, pp. 1643-1650,1995. 

  13. J. E. Manley, "Multiple AUV Missions in the National Oceanic and Atomospheric Administration," IEEE/OES Autonomous Underwater Vehicle, pp. 20-25,2004. 

  14. P. Baccou, B. Jouvencel, V. Creuze, and C. Rabaud, "Cooperative position and navigation for multiple AUV operations," MTS/IEEE Conference and Exhihition Oceans 2001, vol. 3, pp. 1816-1821, 2001. 

  15. J. Curcio, J. Leonard, and A. Patrikalakis, "SCOUT - A Low Cost Autonomous Surface Craft for Research in Cooperative Autonomy, Proceedings of MTS/IEEE Oceans 2005, vol. 1, pp.725-729,2005. 

  16. S. Willcox, D. Goldberg, J. Vaganay, and J. A. Curcio, "Multi-Vehicle Cooperative Navigation and Autonomy with the Blufin CADRE System," Proceedings of the 16th IFAC World Congress, pp. 20-22, 2006. 

  17. A. Bar and J. J. Leonard, "Cooperative Localization for Autonomous Underwater Vehicles," International Journal of Robotics Research, vol.28, pp. 714-728,2009. 

  18. A Bar,M. R. Walter, and J. J. Leonard, "Consistent Cooperative Location" IEEE International Conference On Robotics and Automation, pp.3415-3422, 2009. 

  19. D. B. Edwards, T.A Bean, D. L. odell, and M. J. Anderson, "A Leader-Follower Algorithm for MuItiple AUV Formation," IEEE/OES Autonomous Underwlater Vehicles, pp. 40-46, 2004. 

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  24. J. H. Li, B. H. Jun, and P. M. Lee, "Formation Control of Multiple Underactuated AUVs," Oceans 2007- EUROPE, pp. 1-5,2007. 

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  26. S. P. Hou and C. C, Cheah, "'PD Control Scheme for Formation Control of MultipIe Autonomous Underwater Vehicles," IEEE/ASME Inter. Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, pp. 356-361,2009. 

  27. A. Martins, J. M. Almeida, and E. Silva, "Coordinated Maneuver for Gradient Search Using Multiple AUVs," Proceedings Oceans 2003, vol. 1, pp.347-352,2003. 

  28. C. C. Sotzing, N. Johnson, and D. M. Lane, "Improving Multi-UV Coordination with Hierarchical Blackboard-Based Plan Representation," The 27th Workshop of the UK Planning and Scheduling Special Interest Group, 2008. 

  29. I. S. Kulkarni and D. Pornpili, "Coordination of Autonomous Underwater Vehicles for Acoustic Image Acquisition," Proceedings of the 3th lnternational Workshop on Underwater Networks, pp. 27-34,2008. 

  30. P. B. Sujit, J. Sousa, and F. L. Pereira, "UAV and AUVs Coordination for Ocean Exploration," OCEANS 2009-EUROPE, pp. 1-7,2009. 

  31. A. P. Aguiar, R Ghabcheloo, A M. PascoaI, and C. Silvestre, "Coordinated Path-Following Control of Multiple Autonomous Underwater Vehicles," Proceedings of the 17th International Offshore and Polar Enginneering Conference, pp.1-7, 2007. 

  32. X. Xiang, L. Lapierre, B. Jouvencel, and O. Parodi, "Coordinated Path Following Control of Multiple Nonholonomic VehicIes," OCEANS 2009-EUROPE, pp.1-7,2009. 

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  35. http://www.lag.ensieg.inpg.fr/connect/project.php 

  36. B. M. Howe, P. Arabshahi, W. I. j. Fox, S. Roy, T' McGinnis, M. L. Boyd, A Gray, and Y. Chao, "A mart Sensor Web for Ocean Observation: System Design, Architecture, and Performance, NASA Earth Science Technology Conference, 2008. 

  37. 박정홍, 심형원 전봉환, 김시문, 임용판, "두개의 종 추진기를 가즌 무인수상선의 수치 모델링과 PTP 제어," 한국해양공학회 2009 추계학술대회, pp.27-31, 2009. 

  38. 전봉환, 이필엽, 박진영, 이판묵, 임용곤, "자율운항 주중로봇(AUV) '이심이'의 시스템 설계와 제어," 한국로봇학회, 제6권 제4호, pp.1-10, 2009. 

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