초록 ▼

본 연구의 목표는 불가사리를 포획할 수 있는 신개념 수중로봇 플랫폼을 개발하는 것이다. 불가사리는 자연 양식을 하는 어패류를 포식하며 어업에 큰 타격을 주고 있다. 현재까지 이러한 불가사리를 제거하기 위하여 사람이 직접 들어가서 작업을 하고 있는데, 효율이 떨어지고 고위험환경에 노출된다는 단점이 있다. 본 연구에서는 이러한 불가사리를 사람과 로봇이 협업하는 시나리오를 제시하고 이 불가사리 포획용 로봇 플랫폼을 설계, 개발한다. 최적화된 로봇 플랫폼 설계안을 제시해 효율적인 불가사리 포획이 이루어지도록 하며, 제어 알고리즘을 이용해

본 연구의 목표는 불가사리를 포획할 수 있는 신개념 수중로봇 플랫폼을 개발하는 것이다. 불가사리는 자연 양식을 하는 어패류를 포식하며 어업에 큰 타격을 주고 있다. 현재까지 이러한 불가사리를 제거하기 위하여 사람이 직접 들어가서 작업을 하고 있는데, 효율이 떨어지고 고위험환경에 노출된다는 단점이 있다. 본 연구에서는 이러한 불가사리를 사람과 로봇이 협업하는 시나리오를 제시하고 이 불가사리 포획용 로봇 플랫폼을 설계, 개발한다. 최적화된 로봇 플랫폼 설계안을 제시해 효율적인 불가사리 포획이 이루어지도록 하며, 제어 알고리즘을 이용해 semi-autonomous 한 로봇의 구동이 이루어지도록 한다. 최종 제시된 로봇 플랫폼은 실제 환경과 유사한 환경에서 그 성능을 검증하는 것을 목적으로 한다.
우선 본 연구의 1차년도에서는 로봇 플랫폼의 설계를 수행하였다. 4개의 틸팅 추진기를 가지는 신개념 수중 로봇 플랫폼을 설계하여 그 결과로 국내특허를 출원하였다. 제안된 로봇 플랫폼은 에너지 측면과 공간 활용성 측면에서 장점을 지닌다. 개발된 개념설계안을 바탕으로 실제 실물 사이즈의 수중 로봇 플랫폼을 상세 설계하였고, 제작 조립을 진행하였다.
본 연구의 2차년도에서는 신개념 로봇 플랫폼의 모델링을 진행하였다. 로봇 플랫폼의 가장 큰 특징은 앞서 제시한 대로 4개의 틸팅 추진기를 가진다는 점이다. 틸팅 추진기에 대한 모델이 불명확한 상태이므로 실험을 통하여 틸팅 추진기의 모델링을 진행하였다. 개발된 모델을 바탕으로 전체 로봇의 모델링을 진행하였다. 추후 매니퓰레이터가 장착될 것을 예상하여 매니퓰레이터 모델링도 병행 진행하였다.
본 연구의 3차년도에서는 로봇 플랫폼의 제어 및 매니퓰레이터 부착을 진행하였다. 비선형성이 큰 틸팅 추진기를 보상하기 위하여 스위칭 PD 제어기를 제안하여 로봇에 장착하였고, 이를 통하여 실험적인 연구를 수행하였다. 로봇의 피드백 제어를 위하여 sonar를 이용한 센싱 시스템도 구축하였다. 또한, 불가사리 채집용 매니퓰레이터를 제작하여 실제 불가사리를 잡을 수 있는 능력을 검증하였다. 채집 능력을 분석함과 동시에 매니퓰레이터의 병렬기구 구조를 분석하는 연구도 병행 수행하였다.
본 연구의 결과를 요약하면 아래와 같다.
● 신개념 수중로봇 플랫폼의 설계, 해석, 제작: 국내 특허 등록, 국내 학술지 출판, 해외 학술지 심사 중
● 틸팅 추진기의 모델링 수행: 해외 학술지 출판
● 스위칭 PD 제어 및 비선형 제어기 설계: 해외 학술지 심사 중
● 병렬기구 기반 불가사리 채집 매니퓰레이터 설계, 해석, 제작: 국내 학술지 출판, 해외 학술지 출판
결과적으로 불가사리를 효율적으로 채집할 수 있는 로봇 플랫폼을 설계, 개발하였고 이를 실험 증명하였다.
본 연구의 성과를 요약하면 아래와 같다.
● 인력 양성: 박사 2명, 석사 1명, 석사수료 1명, 학사 1명 배출
● 국외학술지: SCI급 논문 3편 출판(1편 출판, 1편 in press, 1편 accepted), 비SCI급 논문 1편 출판 SCI급 논문 2편 심사 중
● 국내학술지: 연구재단등재지 논문 5편 출판
● 국내특허: 1건 등록
● 학술대회: 국내 7건, 국외 3건