초록 ▼

□ 연구개요
□ 엄비리컬 케이블을 통해 지상으로부터 유선으로 전력을 공급받는 계류 비행 (tethered flight) 상태에서는 멀티콥터가 수십 분에서 수 시간 이상을 비행하는 것이 가능함
□ 화재현장에서의 인명구조에 사용하기 위한 계류비행형 고중량 멀티콥터를 개발하기 위해서는 비대한 전력전선의 중량과 굽힘강성을 고려한 유연 다물체 동역학 모델링 및 시뮬레이션이 이루어져야 함
□ 또한 건물외벽에서 요구조자 탑승에 의한 무게중심 위치 변화에 강건한 자세제어성능을 확보하는 것이 필요함

□ 연구 목표대비 연

□ 연구개요
□ 엄비리컬 케이블을 통해 지상으로부터 유선으로 전력을 공급받는 계류 비행 (tethered flight) 상태에서는 멀티콥터가 수십 분에서 수 시간 이상을 비행하는 것이 가능함
□ 화재현장에서의 인명구조에 사용하기 위한 계류비행형 고중량 멀티콥터를 개발하기 위해서는 비대한 전력전선의 중량과 굽힘강성을 고려한 유연 다물체 동역학 모델링 및 시뮬레이션이 이루어져야 함
□ 또한 건물외벽에서 요구조자 탑승에 의한 무게중심 위치 변화에 강건한 자세제어성능을 확보하는 것이 필요함

□ 연구 목표대비 연구결과
□ 화재진압용 물 분사에 사용 가능한 유연 배관의 구조 모델링
수압, 비행고도, 배관 질량 등에 대한 분석을 통해 100m 가까이 되는 고도에서 물 분사에 따른 효용성이 크지 않을 것으로 예측되었으며, 향후 별도 수행되어야 할 연구로 판단
□ 건물 외벽 접근 및 중량물 운반을 위한 메커니즘 설계
무게중심 이동 메커니즘을 통해 멀티콥터의 자세제어가 가능함을 확인하였으며, 건물 외벽에 접근시켜 인명 구조 시 발생하는 급격한 무게중심 이동 변화에 대응하기 위해 활용 가능함
□ 유연 다물체 임무장비가 포함된 드론의 동역학 모델링
인명구조가 가능한 고중량 멀티콥터에 전력 공급이 가능한 대용량 전력전선의 굽힘강성이 포함된 유연 다물체 동역학 모델링 후 시뮬레이션을 통한 비행제어시스템 설계 수행
□ 임무장비 작동에 따른 비선형적 동특성 분석
유연 다물체 동역학 시뮬레이션을 통해 대용량 전력전선의 강성, 길이 변화에 따른 멀티콥터의 비행동역학적 특성 변화 분석 수행
□ 적응제어기법을 이용한 비행안정성 증대 시스템 설계
Iterative Feedback Tuninig 기법을 통해 baseline 제어시스템의 제어이득값 최적화 수행하였으며, 결과 검증용 다물체 동역학 시뮬레이션 툴에서 발생한 기술적 문제로 계류비행 조건에서의 적응제어기법 적용은 수행하지 못함
□ 축소모델 시험
무게중심 이동 메커니즘이 적용된 멀티콥터 축소모델을 이용한 비행시험 및 이를 위해 필요한 PSP 기반의 오픈소스 하드웨어 프로그래밍 수행

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
□ 계류비행형 고중량 멀티콥터의 기본설계를 통해 특정 반경 이내에서 장시간 고중량 화물 운반이 가능한 멀티콥터 시스템의 구현이 가능함을 확인
□ 축소모델에 대한 시뮬레이션 및 비행시험을 통해 무게중심 이동 메커니즘을 이용한 멀티콥터 자세 제어가 가능함을 확인
□ 계류비행형 고중량 멀티콥터 또는 무게중심 이동 메커니즘을 이용한 멀티콥터 자세제어 방법론을 인명구조 현장, 과수원 수확작업, 고층건물 택배배송 등과 같은 실제 산업 현장에 활용할 수 있을 것으로 기대됨

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구개발의 목적 ... 4
• 1.2 연구개발의 필요성 ... 4
• 1.3 최종목표 ... 4
• 1.4 연구범위 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 2.1 국내외 연구동향 조사 ... 5
• 2.2 계류비행형 전기추진 고중량 멀티콥터 기본설계 ... 5
• 2.3 비행동역학 시뮬레이션 ... 8
• 2.4 축소모델 시험 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 16
• 끝페이지 ... 17