초록 ▼

Ⅰ. 제 목
수직 철골 용접 로봇 시스템 개발
Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
2.1 토목 건설 로봇의 개발 동향 및 시장 전망
고층 건물의 철골 구조화 , 용접 작업이 주종
선진 국가의 철골 용접 로봇을 개발 진행 및 일부 현장 적용
국내 건설시장 규모: 국민총생산에 대한 점유율 약 20% , 노동 집약 산업
국내 아크 용접 로봇 시장의 절대적 약세 , 외산 도입 중심
일본의 비제조업 서비스 로봇 분류 중 토목/건설 로봇의 수요 예측 규모
2.2 수직철골 용접로

Ⅰ. 제 목
수직 철골 용접 로봇 시스템 개발
Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
2.1 토목 건설 로봇의 개발 동향 및 시장 전망
고층 건물의 철골 구조화 , 용접 작업이 주종
선진 국가의 철골 용접 로봇을 개발 진행 및 일부 현장 적용
국내 건설시장 규모: 국민총생산에 대한 점유율 약 20% , 노동 집약 산업
국내 아크 용접 로봇 시장의 절대적 약세 , 외산 도입 중심
일본의 비제조업 서비스 로봇 분류 중 토목/건설 로봇의 수요 예측 규모
2.2 수직철골 용접로봇 시스템 개발의 필요성
국내 적용 사례가 없는 건설용 로봇 적용 (신기술 개발 적용 및 신수요 창출)
선진국 이상의 기술 수준 확보 (주행부 설계 및 건설 용접 전용 기능)
난이도 높은 용접 로봇의 확장 개발을 통한 로봇 기술의 세계 일류 수준 진입
건설용 로봇 제어 핵심기술 응용 및 현장 적용
고기능 건설 철골 용접로봇의 국산화 개발로 세계 건설용 용접로봇 시장 선점
기타 산업용 용접 로봇 시장 국산화 촉진
건설 공사에서 용접 품질 안정 및 용접 공정 시간 단축
용접 현장 공법 반영, 실용화된 용접 로봇 기능 개발 및 적용
전체 공정 최적화를 통한 작업 효율 향상
수직 철골 용접 전용 기능 및 상위 제어를 통한 MMI 구현
2.3 수직철골 용접로봇 시스템의 개발목표
본 과제는 건설 자동화 분야 우선 순위 설문 조사에서 업계들로부터 그 필요성이 가장 높은 것으로 조사된 수직 철골 용접 로봇을 개발하는 것으로서, 이것을 토대로 건설용 로봇기술을 국가적인 전략적 산업분야로서 중점 육성하여 국제경쟁력을 높이고, 나아가 관련기술의 파급으로 자동화기술의 선진화를 유도하고자 한다.
수직 철골 용접 로봇 시스템 개발 사양
적용 범위 : 각주, 환주, H빔 [기둥치수(각주의 경우): 550 ∼ 1000 mm]
로봇 이동 방식 : 레일 주행 방식
중량 : 로봇 50Kg이내, 주행장치 50Kg이내
용접품질 향상 기능 : 센서를 통한 용접선 검출 및 보정
토치 위치제어 및 검사기능 : 위치 정밀도 ±0.5mm
작업 편이성 : 설치, 이동의 간편성 (설치시간 5분 이내)
로봇 제어장치 및 용접장치 운반 기능
Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
Ⅳ. 연구개발결과
Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획
개발된 소형 용접 로봇 사업화 추진 (삼성전자)
먼저 삼성 건설의 건설 현장에 시범 적용 (약 1년)
시범 적용에서 성능이 인정되면 국내 중소기업에 OEM 생산
국내 판매 추이에 따라 생산량을 늘리고 수출 개시

Abstract ▼

1.Title
Development of Welding Robot System for Vertical Steel Beam
Ⅱ. OBJECTIVES AND NEEDS FOR R＆D
2.1 Development Trends and Market Prospect for Construction Robot
○ More Use of Steel Beam for Skyscrapers(Welding is required)
○ Development and Use of Welding Robots for Steel Be

1.Title
Development of Welding Robot System for Vertical Steel Beam
Ⅱ. OBJECTIVES AND NEEDS FOR R＆D
2.1 Development Trends and Market Prospect for Construction Robot
○ More Use of Steel Beam for Skyscrapers(Welding is required)
○ Development and Use of Welding Robots for Steel Beam in advanced countries
○ Domestic Market Size of Construction Field(20% of GNP) - Labor intensive industry
○ Weakness of domestic brands in arc welding market
○ Survey of Construction Market Size by a Japanese report: 45 billion yen(2000) ∼100 billion yen (2005) (About 20% of Non-manufacturing industry in Japan)
2.2 Development Needs for Welding Robot System for Vertical Steel Beam
○ First application to construction robot(Application of new technology and Creation of new demands)
○ Development of advanced technologies(Novel Design of Traversal Unit and Dedicated welding for construction)
○ Acquirement of first class robot technologies by development of welding robot
○ Application of control technologies to construction robot and its usage in construction sites
○ Worldwide market acquirements in construction robot field by new development of arc welding robot for construction purpose
○ Promotion of domestic brands of industrial robots
○ Quality stabilization for arc welding and shortening of processing period at construction sites
○ Development and application of welding robot considering construction sites
○ Improvement of work efficiency by optimizing overall process
○ MMI for customized welding functions and upper-level control
2.3 Objectives for developing welding robot for vertical steed beam
The main purpose of this study is to develop the arc welding robot for steel beam, which was selected after extended survey with people in construction field. We believe that construction robot field will grow as one of strategical industries in Korea, so that it not only enhances national competitiveness but also achieves high level of automation technologies.
Specifications of welding robot system for vertical steel beam
Types of Beams : Square-Beam, Circular Beam, H-Beam[Size(for square-beam): 550 ∼ 1000 mm]
Traversal Types : Traversal system on a rail
Weights : Robot under 50kg, Traversal Unit under 50kg
Function for welding quality : Tracking and Correction by employing sensors
Position control of a torch : Repeatability ±0.5mm
Easiness : Simplicity in setting and moving(setup time: under 5 minutes)
Transportation unit for robot controller and arc welding units
Ⅲ. Contents and ranges of R＆D
Ⅳ. Results of R＆D
Ⅴ. Future Application of R＆D Results
○ Promotion of small-sized welding robot business (Samsung Electronics, Co.)
○ Application to construction sites at Samsung Construction, Co. as an example(About 1 years)
○ OEM Manufacturing by a medium-sized company after successful application at sample sites
○ Increase of production and Start of export as domestic demands increases

목차 Contents

• 제1장 서론
  1.3. 수직 철골 용접 로봇 시스템 개발
  제 2 장 국내외 기술개발 현황
  2.3. 수직 철골 용접 로봇 시스템 개발
  2.3.1 건설 토목용 로봇의 시장 전망
  2.3.1.1 건설 토목용 로봇의 개발현황
  2.3.1.2 국내건설업계 동향
  2.3.1.3 건설로봇개발 우선순위
  2.3.2 철골 구조물 시공법
  2.3.2.1 철골 빌딩공사의 개요
  2.3.2.2 철골 시공
  2.3.3 수직철골의 현장용접과 작업조건
  2.3.4 수직철골 용접로봇 개발사례
  제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과
  3.3. 수직 철골 용접 로봇 시스템 개발
  3.3.1 수직철골 용접로봇 시스템의 개발목표
  3.3.2 개념 정립 및 기본 설계
  3.3.3 수직철골 용접 로봇 시스템의 H/W 설계 및 시제품 제작
  3.3.3.1 시스템 구성 및 주행 메커니즘 설계
  3.3.3.2 소형 용접 로봇 및 제어기 구성
  3.3.3.3 용접 기구부 설계
  3.3.3.4 용접로봇 장탈착을 위한 이동리프트 시스템
  3.3.4 수직철골 용접 로봇 시스템의 S/W 설계
  3.3.4.1 기능 구현 S/W 개발
  가. 개요
  나. 상위제어기의 주요기능
  다. 상위제어기 프로그램
  (1) 파일 메뉴
  (2) 입력 메뉴
  (3) 편집 메뉴
  (4) 보기 메뉴
  (5) 실행 메뉴
  (6) 창 메뉴
  3.3.4.2 지지부의 Uncertainty가 존재할 때 용접로봇의 용접선 추종 제어법
  가. 서론
  나. 제어문제 설정과 가상링크의 도입
  (1) 외계피드백상의 제어문제
  (2) Nonholonomic 구속문제
  (3) 자코비안 문제
  (4) 지지부의 가상링크모델 도입과 제어 목표 재설정
  다. 탄성지지를 갖는 1축 Robot의 외계피드백 제어 Simulation
  (1) 모델링
  (2) Control(PD제어)
  (3) 안정성 증명
  (4) Simulation
  라. 결론
  3.3.4.3 탄성지지를 갖는 다축 Robot의 외계피드백 제어
  가. 가상 링크를 이용한 모델화
  나. 탄성링크 로봇의 동력학모델과 구조특성
  다. 자코비안 연산자
  라. 근사 자코비안 연산자와 외계센서 귀환제어법
  마. 근사 자코비안 연산자의 선정조건
  바. 외계센서 위치귀환제어
  사. 결론
  3.3.4.4 장애물 회피 알고리즘 개발