최근에는, 극한 분야에서 해양로봇의 필요성이 제기되고 있으나, 그 기반이 매우 부족한 실정이다. 다행히 로봇경진대회가 활성화되고 로봇교육에 대한 수요가 증가하는 추세이므로, 해양로봇키트의 개발/보급을 통하여 해양로봇 연구개발/산업화 기반을 마련하고 전문인력을 양성하는 것이 바람직하다. 그런데, 기존에는 수중이동 및 표적 탐지/회피가 가능한 해양로봇경진대회용 수중형 자율운항 해양로봇키트가 없었다. 이 문제를 해결하기 위해서 수중이동성, 수중방수성 및 무게조절성이 우수한 보급형 해양로봇키트가 개발되었다. 개발된 키트의 성능 검증을 위해서 Surge, Pitch, Yaw, 장애물회피 등의 시험 평가가 수행되었다. 시험평가 결과는 개발된 키트의 실제 적용 가능성을 보여준다.
최근에는, 극한 분야에서 해양로봇의 필요성이 제기되고 있으나, 그 기반이 매우 부족한 실정이다. 다행히 로봇경진대회가 활성화되고 로봇교육에 대한 수요가 증가하는 추세이므로, 해양로봇키트의 개발/보급을 통하여 해양로봇 연구개발/산업화 기반을 마련하고 전문인력을 양성하는 것이 바람직하다. 그런데, 기존에는 수중이동 및 표적 탐지/회피가 가능한 해양로봇경진대회용 수중형 자율운항 해양로봇키트가 없었다. 이 문제를 해결하기 위해서 수중이동성, 수중방수성 및 무게조절성이 우수한 보급형 해양로봇키트가 개발되었다. 개발된 키트의 성능 검증을 위해서 Surge, Pitch, Yaw, 장애물회피 등의 시험 평가가 수행되었다. 시험평가 결과는 개발된 키트의 실제 적용 가능성을 보여준다.
Recently, although the need of marine robots being raised in extreme areas, the basis is very deficient. Fortunately, as the robot competition is vitalizing and the need of the robot education is increasing, it is desirable to establish the basis of the R&D and industrialization of marine robots and...
Recently, although the need of marine robots being raised in extreme areas, the basis is very deficient. Fortunately, as the robot competition is vitalizing and the need of the robot education is increasing, it is desirable to establish the basis of the R&D and industrialization of marine robots and to train professionals through the development and diffusion of marine robot kits. However, in conventional case, there is no underwater-type autonomous marine robot kit for the marine robot competition, which has the abilities of the underwater locomotion and target detection and avoidance. To solve this problem, a marine robot kit which has the abilities of the underwater locomotion, the waterproof and the weight adjustment, is developed. To verify the performance of the developed kit, test and evaluation such as surge, pitch, yaw, obstacle avoidance is performed. The test and evaluation results show that the possibility of the real applications of the developed kit.
Recently, although the need of marine robots being raised in extreme areas, the basis is very deficient. Fortunately, as the robot competition is vitalizing and the need of the robot education is increasing, it is desirable to establish the basis of the R&D and industrialization of marine robots and to train professionals through the development and diffusion of marine robot kits. However, in conventional case, there is no underwater-type autonomous marine robot kit for the marine robot competition, which has the abilities of the underwater locomotion and target detection and avoidance. To solve this problem, a marine robot kit which has the abilities of the underwater locomotion, the waterproof and the weight adjustment, is developed. To verify the performance of the developed kit, test and evaluation such as surge, pitch, yaw, obstacle avoidance is performed. The test and evaluation results show that the possibility of the real applications of the developed kit.
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문제 정의
본 논문에서는 국내 최초로 개발된 수중이동성, 수중방수성 및 무게조절성이 우수한 보급형 해양로봇키트를 소개하였다. 개발된 키트의 성능 검증을 위한 시험평가 결과는 개 발된 키트의 실제 적용 가능성을 보여준다.
제안 방법
이 문제를 해결하기 위해서 수중이동성, 수중방수성 및 무게조절성이 우수한 보급형 해양로봇키트가 국내 최초로 개발되었다. 개발의 방법론으로서는 글로벌 표준 프로세스인 시스템공학(System Engineering : SE) 프로세스를 도입하여, 키트의 요구사항/기능 분석, 설계, 시제작, 시험평가를 수행하였다.
시험평가는 요구사항/기능 분석 결과와의 추적성을 유지하는 것이 중요한데, Surge 시험(T1), Pitch 시험(T2), Yaw 시험(T3), 장애물회피시험(T4) 등의 시험평가 항목을 도출하였다. 다음의 표는 추적성을 보여준다.
앞의 내용을 기반으로 중성부력성(R1), 이동성(R2), 안정성(R3), 방수성(R4), 시험평가성(R5) 등의 요구사항 분석을 수행하였다. 기능 분석은 요구사항 분석 결과를 바탕으로 수행되었는데, 무게/부력 조절 기능(F1), 수중저항 최소화 기능(F2), 프로펠러의 정/역 회전 기능(F3), 프로펠러의 속 도제어 기능(F4), 제어판 정/역 구동 기능(F5), 질량이동부 전/후 이동 기능(F6), 장애물 회피 기능(F7), Roll 방지 기능(F8), 방수 기능(F9), 전원 ON/OFF 기능(F10), 프로그램 다운로드 기능(F11) 등의 기능을 도출하였다
대상 데이터
제어보드는 상용보드로서 Atmega8l를 사용하였는데, 이와 관련된 전체적인 데이터 연동은 다음과 같다. 구동부로서 모터는 (주)로보로보의 DC Geared Motor(850 rpm) 1개, DC Geared Motor(100 rpm) 1개 및 Servo DC Geared Motor 1개를 사용하였다.
제어보드는 상용보드로서 Atmega8l를 사용하였는데, 이와 관련된 전체적인 데이터 연동은 다음과 같다. 구동부로서 모터는 (주)로보로보의 DC Geared Motor(850 rpm) 1개, DC Geared Motor(100 rpm) 1개 및 Servo DC Geared Motor 1개를 사용하였다.
성능/효과
본 논문에서는 국내 최초로 개발된 수중이동성, 수중방수성 및 무게조절성이 우수한 보급형 해양로봇키트를 소개하였다. 개발된 키트의 성능 검증을 위한 시험평가 결과는 개 발된 키트의 실제 적용 가능성을 보여준다.
앞의 내용을 기반으로 중성부력성(R1), 이동성(R2), 안정성(R3), 방수성(R4), 시험평가성(R5) 등의 요구사항 분석을 수행하였다. 기능 분석은 요구사항 분석 결과를 바탕으로 수행되었는데, 무게/부력 조절 기능(F1), 수중저항 최소화 기능(F2), 프로펠러의 정/역 회전 기능(F3), 프로펠러의 속 도제어 기능(F4), 제어판 정/역 구동 기능(F5), 질량이동부 전/후 이동 기능(F6), 장애물 회피 기능(F7), Roll 방지 기능(F8), 방수 기능(F9), 전원 ON/OFF 기능(F10), 프로그램 다운로드 기능(F11) 등의 기능을 도출하였다
후속연구
또한, 국내 부족 기술인 AUV 원천/운용 기술개발에 매우 적합한 도구이다. 나아가, 향후 해양 로봇 연구개발 및 로봇산업육성 측면에서 많은 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.
참고문헌 (8)
김현식, "장애물회피소나 빔 모델링 기반의 국부경로제어 기법 연구", 한국지능시스템학회 논문지, 제22권, 2호, pp. 218-224, 2012.
R. K. Lea, R. Allen and S. L. Merry, "A comparative study for control techniques for an underwater flight vehicle," International Journal of System Science, vol. 30, pp. 947-964, 1999.
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