초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
본 연구는 건설현장에서의 현장 도면화 레이아웃 프린팅(먹매김) 작업 시, 설계도면과의 불일치로 인한 시공품질 저하 개선, 시공 생산성 및 정밀도 향상을 위한 도전적인 창의연구로써 탈부착이 가능한 다층의 멀티레이어 마킹 툴킷을 이용하여 시공현장의 자동화된 레이아웃 프린팅 구현을 위한 자율주행 모바일 로봇을 개발하는 것을 최종목표로 하고 있다.

◼ 전체 내용
○ BIM 시장 확대 및 비정형 건축물 수요 증가에 따른 기존 먹매김 작업의 시공 성능 향상 필요
▪ 최

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
본 연구는 건설현장에서의 현장 도면화 레이아웃 프린팅(먹매김) 작업 시, 설계도면과의 불일치로 인한 시공품질 저하 개선, 시공 생산성 및 정밀도 향상을 위한 도전적인 창의연구로써 탈부착이 가능한 다층의 멀티레이어 마킹 툴킷을 이용하여 시공현장의 자동화된 레이아웃 프린팅 구현을 위한 자율주행 모바일 로봇을 개발하는 것을 최종목표로 하고 있다.

◼ 전체 내용
○ BIM 시장 확대 및 비정형 건축물 수요 증가에 따른 기존 먹매김 작업의 시공 성능 향상 필요
▪ 최근 BIM 건설시장의 확대 및 비정형 시공현장 증가에 따라 설계-시공으로 연계되는 시공현장 도면화 기술의 개선 필요. 시공현장의 기존 먹매김 기술의 비효율성 개선 및 시공 품질 확보 필요.
- 먹매김 작업 시, 설계-시공 간 휴먼에러 오류 발생 문제 개선 필요
- 기하학적 형상의 비정형 시공현장 증가에 따른 시공 정밀도 향상 필요
- BIM 설계에 따른 3차원 공간 정보 공유 및 시공현장 정합 기술 필요
○ 기존 먹매김 작업의 기술 한계점 극복 기술 필요
▪ 기존 먹매김 작업의 단순 작업자 중심 노동집약적 건설 공정에서 레이아웃 프린팅 자동화 공정으로 지능형 서비스 건설 로봇 기술로의 작업 혁신과 새로운 기술적 가치 창출이 가능하다. 본 제안 과제를 통해 기존 먹매김 기술 대비 한계점 극복이 가능한 핵심 요소기술은 다음과 같다.
- 멀티레이어 마킹 툴킷을 활용한 다양한 시공환경 적용 모듈
- 시공환경을 정밀 분석 후, 자율주행 하여 공정작업을 수행하는 자동화 로봇
- BIM 및 Point Cloud 정보를 통해 현장 매칭이 가능한 레이아웃 프린팅 기술
○ 멀티레이어 마킹 툴킷을 이용한 시공현장 레이아웃 프린팅 자율주행 로봇 기술 개발
▪ 본 연구는 건설현장에서의 현장 도면화 레이아웃 프린팅(먹매김) 작업 시, 설계도면과의 불일치로 인한 시공품질 저하 개선, 시공 생산성 및 정밀도 향상을 위한 도전적인 창의연구로써 탈부착이 가능한 다층의 멀티레이어 마킹 툴킷을 이용하여 시공현장의 자동화된 레이아웃 프린팅 구현을 위한 자율주행 모바일 로봇을 개발하고자 한다. 제안 과제의 주요성과물은 다음과 같다.
① 탈부착이 가능한 형태의 마킹 툴킷 개발
② 시공현장 마킹을 효율적으로 할 수 있는 자율주행 로봇 기구부 및 플랫폼 개발
③ 3D mapping 기반 시공현장 레이아웃 설계기술 개발

◼ 1년차
ㅇ 목표
시공현장 마킹이 가능한 자율주행 로봇 기구부 및 소프트웨어 개발
ㅇ 내용
최종목표 달성을 위한 시공현장 마킹 기술 설계, 자율주행 로봇 기부부 및 소프트웨어 성능 설계 단계로 현장 내에서의 레이아웃 프린팅 기반 기술 개발을 목표로 수행
▪ 시공현장 마킹을 위한 탈부착 형태의 툴킷 설계
▪ 시공현장 마킹 효율 향상을 위한 다양한 툴킷 설계(ex, 초크 장작툴, 레이저 모듈 장착툴, 치실 팁 마커툴 등)
▪ BIM 및 Point Cloud 기반 건설현장 레이아웃 설계
▪ 시공현장 마킹을 효율적으로 조작할 수 있는 자율주행이 가능한 로봇 기구부 개발

◼ 2년차
ㅇ 목표
시공현장 레이아웃 프린팅 멀티레이어 마킹 알고리즘 및 지도 매핑 플랫폼 개발
ㅇ 내용
레이아웃 프린팅 기술이 탑재된 자율주행 모바일 로봇 기술 구현 단계로 건설현장의 시공 도면화 기술과 BIM을 이용한 3차원 설계도면 정합 및 마킹 기술을 개발하여 시공성 및 정밀도 향상을 목표로 수행
▪ 시공환경 테스트베드 구축 및 성능 검증
▪ 멀티레이어 마킹 툴킷 개발
▪ BIM 및 Point Cloud 기반 건설현장 레이아웃 설계기술 개발
▪ 자율주행 로봇의 지도 생성 및 3D mapping을 위한 플랫폼 개발
▪ 시공현장 마킹을 효율적으로 할 수 있는 자율주행 로봇 플랫폼 개발
▪ 시공현장 마킹을 지정하기 위한 마킹 데이터 업로드 시스템 및 작업 상태 알림 시스템

□ 연구개발성과
▪ 시공현장 레이아웃 프린팅 자율주행 로봇 개발로 현장 도면 자동화 기술의 상용화 기반 구축
▪ 설계-시공 간 품질 확보를 통한 시공기술 경쟁력 강화
▪ 레이아웃 프린팅 자동화 기술 적용을 통한 시공 생산성 향상 기대 가능

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 시공현장 레이아웃 프린팅 자율주행 로봇 개발로 현장 도면 자동화 기술의 상용화 기반 구축
- 기존 먹매김 기술 수준 이상의 시공 성능 확보가 가능하여 대단위 건설공사에 있어서 합리적인 시공기법으로써 적용 가능
- 아파트, 공동주택 등의 유사패턴 공정에서의 활용 시, 공정 생산성 향상이 가능하며, 경제적 효과가 매우 클 것으로 기대
○ 설계-시공 간 품질 확보를 통한 시공기술 경쟁력 강화
- 개발기술로 시공 정밀도를 향상시킴으로서 현장환경조건에 따른 설계-시공 품질의 불확실성 해소하여 시공현장의 인식 제고 및 고품질의 시공기술 수주 확대 기여
○ 4차 산업혁명 기술 기반 현장 실용화 기술개발에 따른 관련 분야 활성화
- 기존 먹매김 기술의 경우, 작업자의 수작업에 의한 작업효율, 정밀도 등에 시공성에 문제점이 내포되어 있어 특히, 공동주택 등과 같은 동일 패턴의 시공현장에는 시공 효율이 매우 떨어져 레이아웃 프린팅 자동화 기술 적용을 통한 시공 생산성 향상 기대 가능

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 9
• 1) 연구개발의 개요 ... 9
• 2) 연구개발 추진 필요성 ... 13
• 3) 연구개발과제의 최종 목표 ... 14
• 4) 연구개발과제의 연차별 목표 ... 17
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 19
• 1. 레이아웃 프린팅 시공환경 및 공정 특성 조사 ... 19
• 2. 레이아웃 프린팅 적용 범위 도출 ... 29
• 3. 시공환경을 고려한 멀티레이어 마킹 툴킷 아이디어 도출 및 설계 ... 36
• 4. 시공환경 특성을 고려한 테스트베드 구축 ... 46
• 5. 멀티레이어 마킹 툴킷 개발 ... 71
• 6. 마킹 툴킷 탈부착이 가능한 자율주행 로봇 교체 기구부 개발 ... 76
• 7. 툴킷을 상하로 배치하여 다층 구조로 나누어 마킹 장비 개발 ... 79
• 8. 다양한 센서 부착이 가능한 기구부 설계 및 하드웨어 구축 ... 81
• 9. 다중 툴킷 구조의 시공현장 마킹이 가능한 로봇 소프트웨어 개발 ... 83
• 10. 시공현장 상태에 따른 툴킷 선정에 대한 데이터 획득 및 알고리즘 개발 ... 85
• 11. real-time os 기반으로 다양한 센서에 대한 시스템 플랫폼 개발 ... 89
• 12. 시공현장 지도 정보를 이용한 위치기반 데이터 정보 수집 및 분석 ... 93
• 13. 다양한 센서를 이용한 위치인식 및 지도 정합 생성 시스템 구축 ... 94
• 14. BIM 및 Point Cloud 기반 건설현장 레이아웃 기술 개념 설계 ... 96
• 15. 시공현장 레이아웃 설계기술 개발 ... 101
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 109
• 1) 연구수행 결과 ... 109
• 2) 목표 달성 수준 ... 137
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 143
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 143
• 6. 연구개발성과 관리 및 활용 계획 ... 144
• 1) 연구개발성과 관리 계획 ... 144
• 2) 연구개발성과 활용 계획 (사업화 전략) ... 145
• 끝페이지 ... 153