초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구는 유독성 해파리 및 조난 사고로 인한 해수욕장의 인명 피해를 줄이기 위해 기수행 연구로 개발한 해양 작업 무인 수상선의 응용·심화 연구를 통해 실시간 정찰 및 조기 경보, 해파리 포획, 조난자 구조가 가능한 로봇 시스템을 개발하고자 한다.
수중과 공중에서 유해 해파리와 조난자를 실시간으로 정찰할 수 있는 수상 로봇 및 무인기 연계 시스템 개발, 해파리 포획 및 운반 시스템 개발, 영상 기반 유해 해파리 및 조난자 검출 기술 개발, 조난자 추적 및 구조 시스템 개발, 군집로봇 운용 및 경보

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구는 유독성 해파리 및 조난 사고로 인한 해수욕장의 인명 피해를 줄이기 위해 기수행 연구로 개발한 해양 작업 무인 수상선의 응용·심화 연구를 통해 실시간 정찰 및 조기 경보, 해파리 포획, 조난자 구조가 가능한 로봇 시스템을 개발하고자 한다.
수중과 공중에서 유해 해파리와 조난자를 실시간으로 정찰할 수 있는 수상 로봇 및 무인기 연계 시스템 개발, 해파리 포획 및 운반 시스템 개발, 영상 기반 유해 해파리 및 조난자 검출 기술 개발, 조난자 추적 및 구조 시스템 개발, 군집로봇 운용 및 경보 시스템 개발, 시제품 제작 및 통합 현장 실험 수행을 목표로 한다.

□ 연구결과
본 연구를 통해, 크게 4가지의 결과물을 도출할 수 있었다. 첫째, 다개체 해파리 정찰용 무인 수상 로봇 시스템 및 모듈형 해파리 포획·운반 시스템 개발을 통해 기 개발된 해파리 퇴치 로봇 시스템의 성능을 높였다. 우선 고출력 thruster를 장착하여 출력 및 방향제어 성능을 향상 시켰으며, 기존 시스템 대비 최고 속력이 2배 성능 향상됨을 확인하였다. 또한 모듈형 해파리 인양 장치 개발을 통해 최대 수심 2m까지의 해파리를 포획할 수 있으며 또 약 수상 200kg의 payload를 가지고 있어 대형 해파리인 노무라입깃 해파리 등의 맹독성 해파리도 포획할 수 있음을 확인하였다.
둘째, RGB 카메라 및 수중 소나를 사용하여 딥 러닝 기반 해파리 탐색 알고리즘 개발을 통해 높은 해파리 인식률을 확인할 수 있었다. 또한 수중 소나를 사용 경우, 수중 환경에 크게 영향을 받지 않고 해파리 군집 및 물고기 떼 등도 잘 인식이 됨을 확인할 수 있었다.
셋째, 조난자 정찰 및 구조 시스템 개발을 개발하였다. 소형 무인기에 탑재될 수 있는 작은 PC와 열화상 카메라 등으로 무인기에서 모든 연산을 처리할 수 있게끔 개발하였고 빠르고 정확한 조난자 구조를 위해 무인기 하부에 구명 튜브 사출 장치를 장착하여 조난자가 탐지되면 해당 조난자 위치로 비행하여 튜브를 사출하는 시스템을 개발하였다. 이 역시 실제 테스트를 통해 알고리즘 및 기구부의 성능을 확인하였다.
넷째, 이 모든 결과를 약 8~10번의 실제 마산 해수욕장 테스트를 통하여 무인 수상선과 무인기의 연동을 통한 해파리 포획 작업 성능, 해파리 정찰 성능, 조난자 정찰 및 구조 시스템 성능 등을 검증하였다.

□ 연구결과의 활용계획
본 연구에서 개발한 해파리 정찰/조기 경보/퇴치 및 조난자 정찰/구조/추적 시스템은 본 연구팀에서 기 종료 과제에서 개발한 시스템과 더불어 세계 최초의 로봇 기술을 활용한 해수욕장 인명 피해 방지 시스템으로, 각 지방자치단체 및 관련 업체에의 기술이전 및 미래원천기술 확보가 예상된다. 또한 전 세계적인 자연 재해 증가 현상으로 재난 현장 대응 및 인명 구조에 관련한 기술 및 산업이 각광을 받고 있다. 해수욕장 인명피해 방지를 위한 수상 무인 로봇 시스템을 개발하고 원천기술을 획득함으로써 해상 구조 및 사고 예방과 관련한 새로운 시장개척 또는 수출증대의 효과가 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose& contents
The purpose of this study is to develop a robotic system capable of real-time reconnaissance and early warning, jellyfish capture, and the rescue of a castaway through the application and deepening study of unmanned maritime surface vehicle.
We are mainly aim at development

□ Purpose& contents
The purpose of this study is to develop a robotic system capable of real-time reconnaissance and early warning, jellyfish capture, and the rescue of a castaway through the application and deepening study of unmanned maritime surface vehicle.
We are mainly aim at development of a surface robot and UAV cooperation system that can scout jellyfish and the castaway in real time in the water and air, jellyfish capturing and lifting system, image-based harmful jellyfish and castaway detection technology, castaway tracking and rescue system, swarm robot operation and alarm system, prototype production and integrated field experiment.

□ Result
Through this study, we can confirm four major results. First, we improved the performance of the jellyfish removal robot system developed through the development of the unmanned surface robot system for reconnaissance jellyfish and the modular jellyfish capture and transportation system. We have improved the output and direction control performance by installing high output thruster, and confirmed that the maximum speed is twice as high as the conventional system. In addition, the development of a modular jellyfish lifting device can capture jellyfish up to 2m in depth and has a payload of about 200kg, so that it is possible to capture species such as large jellyfish, Nemopilema nomurai jellyfish.
Second, high jellyfish recognition rate can be confirmed through development of deep learning based jellyfish search algorithm using RGB camera and underwater sonar. Also, it was shown that jellyfish distribution and fish herd were well recognized when underwater sonar was used.
Third, the reconnaissance and rescue system for the castaway was developed. A mini PC and a thermal camera that can be mounted on a small unmanned aerial vehicle have been developed to handle all operations in UAV. For rapid and accurate castaway rescue, a life tube injection device was installed in the lower part of the UAV, and when a castaway is detected, the system was developed to fly the tube to the location of the victim.

□ Expected Contribution
The jellyfish reconnaissance/early warning/removal and castaway reconnaissance/rescue/tracking system developed by this research team is the first system in the world to utilize robotic technology in the beach, it is expected to transfer technology to local governments and related companies and secure future source technologies. In addition, the increasing number of natural disasters around the world is drawing attention to technologies and industries related to disaster response and lifesaving. It is expected to develop a new market or export increase related to maritime rescue and accident prevention by developing a water-based unmanned robot system to prevent damage to the beach and acquire source technology.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 19
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 20
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 21
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 21
• 8. 참고문헌 ... 22
• 9. 연구성과 ... 23
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 26
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 26
• 12. 기타사항 ... 27
• 별첨1. 대 표 연 구 실 적 ... 28
• 별첨2. 세부 목표 관련 증빙 ... 40
• 끝페이지 ... 41