초록 ▼

현재의 원격조정 로봇은 주로 이동 위주이며, 인간의 개입 없이 복잡한 비정형 환경에서 원격작업을 수행하기에는 아직 기술 수준이 낮은 상태이다. 미래에는 로봇이 스스로 작업을 수행하는 방향으로 기술이 발전해 가겠지만 앞으로도 오랫동안 방사선 환경이나 심해저, 우주와 같은 극한환경에서 로봇이 작업을 수행하기 위해서는 인간의 개입이 꼭 필요하다. 인간의 탐사영역은 극한환경으로 계속 넓어지고 있으며, 따라서 원격제어 원천기술을 지속적으로 연구하여 보유하는 것은 미래 국가 경쟁력을 갖추는 필수적인 요소라 할 수 있다. 본 연구에서는 실시간

현재의 원격조정 로봇은 주로 이동 위주이며, 인간의 개입 없이 복잡한 비정형 환경에서 원격작업을 수행하기에는 아직 기술 수준이 낮은 상태이다. 미래에는 로봇이 스스로 작업을 수행하는 방향으로 기술이 발전해 가겠지만 앞으로도 오랫동안 방사선 환경이나 심해저, 우주와 같은 극한환경에서 로봇이 작업을 수행하기 위해서는 인간의 개입이 꼭 필요하다. 인간의 탐사영역은 극한환경으로 계속 넓어지고 있으며, 따라서 원격제어 원천기술을 지속적으로 연구하여 보유하는 것은 미래 국가 경쟁력을 갖추는 필수적인 요소라 할 수 있다. 본 연구에서는 실시간 원격작업을 위해서 미지의 작업 환경 환경 및 물체에 대해 실시간 특징점 추출 알고리즘을 활용하여 가상 가이드를 생성하는 기술과 사람의 경험에 기반한 판단 능력과 컴퓨터의 복잡한 자유도에 대한 빠른 경로계획 능력을 결합한 실시간 경로 생성 기술을 개발하여 원격작업 시간 단축하였다. 고자유도(>7-DoF) 로봇 시스템과 유연시스템이 결합된 경우에 시스템이 유연시스템으로 부터 발생하는 진동과 같은 외란을 제어해 주고 작업자는 목표로 하는 원격작업에 집중하여 작업을 성공적으로 수행할 수 있도록 공유 원격제어기술을 개발하였다. 또한 인간 조작자가 공간인지능력 및 조작능력의 한계를 극복할 수 있도록 단위작업 기반 작업공정의 표준체계를 확립하고, 인공지능 기법을 적용하여 인간 조작자의 작업 공정에 따라 작업자 중심(egocentric) 시점(view)을 제공하는 방법과 시점 변환에 따라 직관적인 최소한의 조작으로 작업을 수행하기 위한 마스터 인터페이스 장치 및 방법을 개발하고, 작업자의 인지능력 보조/향상을 위하여 인공지능 기법을 적용한 AR display 및 visuo-haptic 피드백 방법을 개발하였다. 개발된 원격제어 원천기술을 기반으로 원전 내 시설 유지보수작업(ex, 중수로 원전의 핵연료 교환기 비상 구동축 2개 구동)을 대상으로 작업시간을 50%로 단축하였으며 지지기반에 외란이 작용할 때도 외란을 극복하고 정밀도를 +/-1mm의 peg-in-hole 작업을 성공적으로 수행하였다. 또한 원격 파이프 절단/용접 작업을 성공적으로 시연하였다.

(출처 : 서지정보양식 335p)

Abstract ▼

Today’s tele-operated robots are mainly mobile robots, and are still at a low level of technology. They don’t work well remotely in a complex unstructured environment without human intervention. Fully autonomous robots are the goal, but tele-operated robots working in the harsh environment such as r

Today’s tele-operated robots are mainly mobile robots, and are still at a low level of technology. They don’t work well remotely in a complex unstructured environment without human intervention. Fully autonomous robots are the goal, but tele-operated robots working in the harsh environment such as radiation-contaminated area, deep sees and space are essential for a long time. As human beings expand in the extreme environment of exploration, continuous research and possession of remote control technology is an essential element for future national competitiveness. We developed a core tele-operation technology such as a real time generation of virtual guidances using feature extracting algorithm and trajectory planning using human intuition and computation ability of computer, a shared control technology to remotely control the combined system with high degree of freedom robots and a flexible system. We established a standard system of work process based on unit work to overcome the limitations of human operator’s spatial cognitive and operation ability. And we developed a method to provide operator-oriented egocentric views, a master interface device and method according to viewpoint changes with intuitive and minimal manipulation, and an AR display and a visuo-haptic feedback method to assist/improve operator’s cognitive ability by applying AI technique. We reduced a working time of NPP’s maintenance element task by 50% with the developed core tele-operation technology and demonstrated a control performance to carry out a peg-in-hole task with +/-1mm clearance despite the base disturbance. And we successfully carried out tele-operated pipe cutting/welding tasks.

(source : BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET 336p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 최종보고서 초록 ... 5
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 10
• 목차 ... 21
• 표목차 ... 28
• 그림목차 ... 29
• 제1장 서론 ... 39
• 제1절 과제의 개요 ... 41
• 1. 원격제어 원천기술의 필요성 ... 41
• 2. 작업시간 단축을 위한 가상 가이드(Virtual Guidance) 생성 기술 ... 42
• 3. 고자유도 slave로봇 동시 원격제어 공유(shared) 원격제어기술 ... 43
• 4. 조작 용이성 향상 작업자 중심(egocentric) 원격제어기술 ... 44
• 5. 원전 유지보수 작업 시연을 통한 기능·성능 구현 ... 45
• 제2절 국내외 관련 기술 현황 ... 45
• 1. 작업시간 단축을 위한 가상 가이드(Virtual Guidance) 생성 기술 ... 45
• 2. 고자유도 slave로봇 동시 원격제어 공유(shared) 원격제어기술 ... 47
• 3. 조작 용이성 향상 작업자 중심(egocentric) 원격제어기술 ... 49
• 4. 원전 유지보수 작업 시연을 통한 기능·성능 구현 ... 52
• 5. 원격제어 원천기술의 경쟁력 ... 53
• 제2장 과제 수행의 내용 및 결과 ... 55
• 제1절 최종 목표 및 평가 방법 ... 57
• 1. 최종 목표 ... 57
• 제2절 단계목표 및 평가 방법 ... 57
• 1. 개발기술의 평가 항목 및 평가 방법 ... 59
• 제3절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 71
• 1. 1차년도 ... 71
• 2. 2차년도 ... 81
• 3. 3차년도 ... 91
• 4. 4차년도 ... 103
• 제4절 수행 결과의 보안등급 ... 108
• 제5절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 109
• 제3장 결과 ... 111
• 제1절 연구개발 최종 결과 ... 113
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 113
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 117
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 전체를 기재 ... 257
• 제2절 연구개발 추진 체계 ... 258
• 1. 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 258
• 2. 데이터 흐름 기반의 모듈화된 기술 개발 ... 260
• 3. 시스템통합 전략 ... 260
• 4. 기술개발 추진 체계 ... 262
• 제3절 고용 창출 효과 ... 264
• 제4절 자체보안관리진단표 ... 265
• 제4장 사업화 계획 ... 271
• 제1절 시장 현황 및 전망 ... 273
• 1. 시장현황 ... 273
• 2. 사업화 전망 ... 274
• 제2절 사업화 계획 ... 275
• 1. 기술이전 방안 ... 275
• 2. 활용 방안 ... 276
• 제3절 향후 추가 기술 개발 계획(개발기술 응용 등) ... 277
• 1. 시설 유지 보수 원격 작업을 위한 가상가이드 생성 기술 및 인터페이스의 범용성 확장 ... 277
• 2. 고자유도 slave로봇 동시 원격제어 공유원격제어기술 ... 278
• 3. 원격지 상황인식 향상을 위한 작업 대상물 인식 성능 고도화 및 작업 단위공정 분석 기반 작업계획 자동생성기술 개발 ... 279
• 4. 원격 교시 및 실시간 비전 피드백에 의한 지능형 용접 시스템 ... 280
• 제5장 참고문헌 ... 283
• 부 록 ... 293
• [부록 1] 학술 논문 ... 295
• [부록 2] 지적재산권 ... 313
• [부록 3] 공인인증 및 시험성적서 ... 318
• [부록 4] 각종 수상 ... 333
• 서지정보양식 ... 335
• BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET ... 336
• 끝페이지 ... 337