초록 ▼

ㅇ 본 연구는 안전·신뢰성 기반 Smarter 모바일 작업 기계시스템 기술 개발을 위해 작업 환경 탐지 (Detecting) 기술 및 위험도 판단 알고리즘 (Decision), 안전작업 제어기술 (Safety Control)에 대한 연구를 진행하였다. 작업 주변환경 탐지용 센서로 단층 레이저 스캐너 2개를 이용하여 작업기 전방위 모니터링이 가능한 시스템을 구성하였으며, 위험도 판단 알고리즘을 통해 이동물체의 탐색 및 거동예측과 이를 활용한 충돌 위험도 판별이 가능하다. 더불어, 레이저 스캐너의 기구 회전을 통해 3차원 장애물 충돌

ㅇ 본 연구는 안전·신뢰성 기반 Smarter 모바일 작업 기계시스템 기술 개발을 위해 작업 환경 탐지 (Detecting) 기술 및 위험도 판단 알고리즘 (Decision), 안전작업 제어기술 (Safety Control)에 대한 연구를 진행하였다. 작업 주변환경 탐지용 센서로 단층 레이저 스캐너 2개를 이용하여 작업기 전방위 모니터링이 가능한 시스템을 구성하였으며, 위험도 판단 알고리즘을 통해 이동물체의 탐색 및 거동예측과 이를 활용한 충돌 위험도 판별이 가능하다. 더불어, 레이저 스캐너의 기구 회전을 통해 3차원 장애물 충돌 예지 기술로 확장하였으며, 개발된 기술은 실차 굴삭기에 장착되어 성능 실험과 사용자 평가가 수행되었다.

ㅇ 또한, 알고리즘 검증 및 시뮬레이션을 위한 가상화 환경을 구성하였으며, 제안된 데이터 처리, 접촉예부 및 충돌방지 알고리즘 고도화를 시뮬레이션을 통하여 평가하였다. 대상 작업기에 실차 장착 된 센서를 대상으로 실차 내구성 평가를 수행하여 환경 조건 데이터 획득, 신뢰성 평가 코드 개발, 센서 내구성 검증을 수행하였다.

ㅇ 본 연구의 작업환경 정보의 획득, 안전제어, 가상화 및 신뢰성 평가 기술은 다양한 산업기계 시스템의 안전·신뢰성을 향상시킬 수 있는 원천기술 이며 지능형/무인 건설농기계 개발에 활용될 수 있다. 또한 IT 융합 기술이 적용된 작업 기계 시스템의 안전기술 및 핵심 원천기술로써의 응용이 기대된다.

( 출처 : 최종보고서 요약 3p )

Abstract ▼

This research presents an integrated data processing algorithm for collision warning and avoidance system for construction equipment to reduce fatal accidents on construction sites, which continue to occur frequently. The single-layer laser scanner was used to obtain object states such as position,

This research presents an integrated data processing algorithm for collision warning and avoidance system for construction equipment to reduce fatal accidents on construction sites, which continue to occur frequently. The single-layer laser scanner was used to obtain object states such as position, velocity, and static/moving status. The object position and velocity can be estimated and used for working safety monitoring.

In order to conduct the working risk evaluation, Time To Collision(TTC) using angular acceleration and warning index(x) were used in this research. Then, the object behavior and excavator working area were predicted for efficient risk evaluation. The excavator working state was divided into three states such as safe, alarm, and emergency braking states. Each state can be classified by calculated safety indices. The proper control actions were defined to avoid a collision in each working state. In order to enhance the performance of developed algorithm, we designed worker’s heading angle rate estimator and rotational inertia estimator of excavator. The developed data processing, collision warning, and collision avoidance algorithm were evaluated based on Matlab/Simulink and Labview.

The Experiment results of safety control show that the proposed safety control technology can avoid a collision efficiently by risk evaluation and working state decision. Also, for applying 3D obstacle avoidance 3D detecting sensor module has been developed. As well as, 3D simulator was developed to check the algorithm and change parameters rapidly. Some sensor that apply to the system, were tested to evaluate reliability under the real contruction environment. It is expected that the proposed algorithm in this research can improve safety and working efficiency.

( 출처 : SUMMARY 6p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 최종보고서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 7
• 목차 ... 8
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 10
• 제 1 절 연구개발의 필요성 ... 10
• 1. 개발 대상 개요 ... 10
• 2. 개발 배경 ... 10
• 3. 경제·사회·기술적 중요성 ... 11
• 4. 추진 당위성 ... 12
• 제 2 절 연구개발의 목표 및 내용 ... 13
• 1. 연구개발의 목표 ... 13
• 2. 연구개발의 내용 ... 14
• 3. 연구결과 평가척도 ... 15
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 16
• 제 1 절 국외기술개발 현황 ... 16
• 1. 시장동향 ... 16
• 2. 기술동향 ... 19
• 제 2 절 국내기술개발 현황 ... 20
• 1. 시장동향 ... 20
• 2. 기술동향 ... 22
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 23
• 제 1 절 안전작업을 위한 제어기술 및 작업환경 탐지 기술 개발 ... 23
• 1. 기술의 개요 ... 23
• 2. 환경탐지 기술 개발 (위탁 연구 연계) ... 24
• 3. 위험도 판별 알고리즘 개발 ... 30
• 4. 알고리즘 고도화 기술 개발 ... 33
• 5. 굴삭기 적용 전방위 장애물 탐지 및 안전제어 기술 개발 ... 37
• 6. 성능 및 사용성 평가 ... 40
• 제 2 절 작업기계와 3차원 장애물간 충돌예지 기술 개발 ... 46
• 1. 기술의 개요 ... 46
• 2. 단층 레이저스캐너를 이용한 3차원 스캐너 장치 개발 ... 46
• 3. 실차 실험 및 기능 평가 ... 49
• 제 3 절 모바일 작업기계 환경 가시화 기술 개발 ... 53
• 1. 작업기계 및 작업환경 가시화 기본/상세 설계 ... 53
• 2. 작업환경 센싱 가시화 모듈의 기본 설계 ... 54
• 3. 작업기계 몰입형 가시화 플랫폼 구축 ... 56
• 4. 작업환경 센싱 가시화 모듈의 상세설계 ... 57
• 5. 모바일 작업환경 가상화 연동 기술 개발 ... 59
• 6. 작업환경 센싱 가시화 기술 개발 ... 61
• 제 4 절 관련부품 신뢰성 확보 기술 개발 ... 65
• 1. 적용 예정 센서에 대한 내환경 대응 사양 검토 및 시험기준 확립 ... 65
• 2. 적용 예정 센서의 기계적 환경시험 비교 검토 ... 65
• 3. 관련부품의 신뢰성 확보 기술 ... 67
• 4. 관련부품들의 기계적 내환경 대응 성능 검증 ... 68
• 5. 실차 상태의 부품 신뢰성 비교 분석 ... 73
• 6. 충격시험 보완 및 추가 시험 ... 75
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 79
• 1. 목표달성도 종합 ... 79
• 2. 관련분야에의 기여 ... 89
• 제5장 연구개발성과의 활용계획 ... 90
• 제6장 연구시설·장비 현황 ... 91
• 제7장 참고 문헌 ... 92
• 끝페이지 ... 93