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수중 자율작업을 위한 3차원 물체인식 및 로봇-로봇팔 운동보상제어 기반기술 개발

Development of Basic Technologies of 3D Object Reconstruction and Robot-Manipulator Motion Compensation Control for Autonomous Underwater Intervention

보고서 정보
주관연구기관 선박해양플랜트연구소
Korea Research Institute of Ships &OCEAN Engineering
연구책임자 여태경
참여연구자 이영준 , 최진우 , 박정홍 , 정종대 , 이윤건 , 채준보 , 윤석민 , 김성순 , 최현택 , 김아영
보고서유형최종보고서
발행국가대한민국
언어 한국어
발행년월2020-02
과제시작연도 2019
주관부처 해양수산부
Ministry of Oceans and Fisheries
등록번호 TRKO202000005866
과제고유번호 1525009602
사업명 선박해양플랜트연구소운영지원(R&D)(주요사업비)
DB 구축일자 2020-07-29
키워드 3차원 형상 복원.공간분할.로봇-로봇팔.운동보상제어.자율파지.3D Reconstruction.Segmentation.Robot-Manipulator.Motion Compensation Control.Autonomous Grasping.
DOI https://doi.org/10.23000/TRKO202000005866

초록

· 본 연구에서는 수중 자율 작업에 있어, 로봇이 대상 물체를 3차원화 하여 정확하게 인식하고, 로봇팔을 이용하여 파지(Grasping)하는 기반 기술 개발을 목표로 연구를 수행함

· 최종목표인 자율파지 알고리듬 실험 검증을 위해, 7축 전기식 수중 매니퓰레이터를 갖춘 수중 자율작업로봇 플랫폼과 선상운용시스템을 개발함

· 3차원 수중물체 복원 및 인식 기술 개발을 위해, 수중 레이저 스캐너 시스템을 자체 개발하고, 이를 활용한 수중 물체 3차원 point cloud 정보 획득 및 특징 기반의 자율 인식 기술

Abstract

Ⅳ. Development results
○ Autonomous intervention ROV with 7 functional manipulator
○ Technology of control of underwater 7 functional manipulator
○ Technology of control of underwater 7 functional manipulator
○ Technology 3D reconstruction and recognition based on underwater laser scanni

목차 Contents

  • 표지 ... 1
  • 제 출 문 ... 2
  • 보고서 초록 ... 3
  • 요 약 문 ... 4
  • SUMMARY ... 7
  • CONTENTS ... 10
  • 목차 ... 11
  • 표목차 ... 13
  • 그림목차 ... 14
  • 제 1 장 서론 ... 20
  • 제 1 절 연구개발 목적 및 필요성 ... 20
  • 1. 연구개발 목적 ... 20
  • 2. 연구개발 필요성 ... 20
  • 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 22
  • 제 1 절 국내 기술 동향 ... 22
  • 1. 기술 현황 ... 22
  • 2. 경쟁기관 현황 ... 25
  • 제 2 절 국외 기술 동향 ... 25
  • 1. 기술 현황 ... 25
  • 2. 경쟁기관 현황 ... 31
  • 3. 지식재산권현황 ... 32
  • 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 34
  • 제 1 절 자율작업로봇 플랫폼 개발 ... 34
  • 1. 수중자율작업로봇 플랫폼 및 운용장치 제작 ... 34
  • 2. Thruster 특성 분석 ... 59
  • 3. 자율작업로봇 운동특성 분석 ... 65
  • 제 2 절 수중 매니퓰레이터 구축 및 제어기술 개발 ... 71
  • 1. 7축 전기식 수중 매니퓰레이터 구축 ... 71
  • 2. 수중 매니퓰레이터 특성 분석 연구 ... 93
  • 3. 수중 매니퓰레이터 제어기술 개발 ... 113
  • 제 3 절 로봇 운용 시스템 및 운동보상 제어기술 개발 ... 131
  • 1. ROS 기반 운용 시스템 구조 설계 ... 131
  • 2. 로봇 제어시스템 구축 ... 144
  • 3. 운동제어기 설계 및 실험 검증 ... 149
  • 제 4 절 3차원 물체 복원 및 인식 기술 개발 ... 161
  • 1. 연구 개요 ... 161
  • 2. 소나 및 수중레이저스캐너 3차원 물체 복원 적용성 분석 ... 162
  • 3. 수중 레이저 스캐너 및 캘리브레이션 기술 개발 ... 170
  • 4. 수중로봇-레이저스캐너 이용 3차원 복원 기술 개발 ... 178
  • 5. 3차원 물체 인식 기술 개발 ... 185
  • 제 5 절 수중물체 자율파지 실험 및 검증 ... 193
  • 1. 수중물체 자율파지 작업 시나리오 정의 ... 194
  • 2. 영상표식 기반 사각기둥 자율파지 실험 및 분석 ... 196
  • 3. 영상표식 기반 특정형상물체 자율파지 실험 및 분석 ... 204
  • 4. 3차원 물체인식 기반 자율파지 실험 및 분석 ... 206
  • 제 4 장 연구개발 목표 달성도 및 대외기여도 ... 212
  • 제 1 절 연차별 연구 목표 달성도 ... 212
  • 제 2 절 연차별 연구 목표 및 달성치 ... 218
  • 제 5 장 연구개발 결과의 활용계획 ... 220
  • 제 1 절 활용 방안 ... 220
  • 1. 현장적용 방안 ... 220
  • 2. 실용화·제품화 방안 ... 220
  • 3. 미래원천기술 확보 ... 220
  • 4. 신산업 창출 ... 220
  • 5. 후속연구 ... 220
  • 제 2 절 기대성과 및 파급효과 ... 221
  • 1. 기술적 측면 ... 221
  • 2. 경제적·산업적 측면 ... 221
  • 제 6 장 참고문헌 ... 222
  • 끝페이지 ... 226

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참고문헌 (25)

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