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김나빈(Na-Bin Kim),김예지(Ye-Ji Kim),김지민(Ji-Min Kim),황윤미(Yun Mi Hwang),봉재환(Jae-Hwan Bong) 한국전자통신학회 2022 한국전자통신학회 논문지 Vol.17 No.5
인간의 접근이 어려운 재난 현장에 투입되는 재난 대응 로봇은 재난의 확산 방지 및 피해 최소화를 위해 현장탐색, 인명구조 등의 임무를 수행한다. 재난 현장에는 다양한 장애물이 산재한 험지, 통신 장애, 비가시적인 환경 등 복합적인 요인으로 인해 로봇 운용에 어려움이 있다. 본 논문에서는 직렬연결이 가능한 바퀴 로봇 모듈을 개발하였다. 바퀴 로봇 모듈은 직접 구동이 가능한 로봇 모듈과 수동으로 구동되는 로봇 모듈 두 가지로 개발하였다. 두 개의 직접 구동이 가능한 로봇 모듈과 하나의 수동으로 구동되는 로봇 모듈을 직렬연결하여 하나의 바퀴 로봇을 구성하였다. 로봇 모듈은 1 자유도 회전 관절로 연결되어 바퀴 로봇은 수직 방향으로의 장애물 회피가 가능하다. 바퀴 로봇은 압력 센서만을 이용해 주행과 장애물 극복을 수행하도록 제어하여 비가시적 환경에서 운용할 수 있도록 하였다. 바퀴 로봇의 성능 평가를 위해 두 개의 직접 구동이 가능한 바퀴 로봇 모듈과 한 개의 수동으로 구동되는 바퀴 로봇 모듈을 연결하여 장애물 극복 실험을 수행하였다. 바퀴 로봇은 압력 센서만을 사용해 최대 높이 80 mm의 계단형 장애물을 24.5초의 시간 동안 성공적으로 극복하여 비가시적인 상황에서 주행 및 장애물 극복이 가능함을 확인하였다. Disaster response robots are deployed to disaster sites where human access is difficult and dangerous. The disaster response robots explore the disaster sites prevent a structural collapse and perform lifesaving to minimize damage. It is difficult to operate robots in the disaster sites due to rough terrains where various obstacles are scattered, communication failures and invisible environments. In this paper, we developed a series connectable wheeled robot module. The series connectable wheeled robot module was developed into two types: an active driven robot module and a passive driven robot module. A wheeled robot was built by connecting the two active type robot modules and one passive type robot module. Two robot modules were connected by one DoF rotating joint, allowing the wheeled robot to avoid obstructions in a vertical direction. The wheeled robot performed driving and obstacle avoidance using only pressure sensors, which allows the wheeled robot operate in the invisible environment. An obstacle avoidance experiment was conducted to evaluate the performance of the wheeled robot consisting of two active driven wheeled robot modules and one passive driven wheeled robot module. The wheeled robot successfully avoided step-shaped obstacles with a maximum height of 80 mm in a time of 24.5 seconds using only a pressure sensors, which confirms that the wheeled robot possible to perform the driving and the obstacle avoidance in invisible environment.
이소화,김나빈,고동진,전동렬,박은서,봉재환 한국전자통신학회 2022 한국전자통신학회 논문지 Vol.17 No.3
실내 공기질에 관한 관심과 중요성이 커지고 있으나 현재의 고정된 장비를 이용한 실내 공기질 측정 방법에는 한계가 있다. 본 논문에서는 이동 중 요철에 의한 진동을 최소화하여 탑재된 센서를 보호하기 위해 소형 다족형 로봇에 공기질 측정 장비를 탑재하여 이동형 공기질 측정 로봇을 개발하였다. 개발한 이동형 공기질 측정 로봇은 간단한 보행 메커니즘을 활용하여 DC 모터 두 개의 정회전과 역회전 조합만으로 로봇의 전진, 후진, 좌우 선회가 가능하다. 로봇의 보행이나 보행 궤적을 제어하기 위해 복잡한 연산이 필요치 않고 하나의 아두이노를 사용해 로봇의 보행 제어 및 다양한 공기질 측정 장비의 데이터 획득과 전송을 할 수 있었다. 로봇 전장부의 소모 전력이 낮아 비교적 저용량의 배터리를 탑재하여 배터리로 인한 무게를 줄일 수 있었다. 개발한 로봇은 몸통에 배터리와 모터를 포함하여 다양한 공기질 측정 장비를 탑재하고 1.4kg의 무게를 가지며, 보행 및 선회 속도는 3.75cm/sec와 14.13rad/sec로 측정되었다. 다리의 최대 수직 도달 높이는 33mm였으나, 요철은 최대 24mm 높이까지 극복할 수 있었다.
이소화(So-Hwa Lee),고동진(Dong-Jin Koh),김나빈(Na-Bin Kim),박은서(Eun-Seo Park),전동렬(Dong-Ryeol Jeon),봉재환(Jae-Hwan Bong) 대한전기학회 2021 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.11
하천에 대한 수질 오염 사례가 증가하고 있다. 원인은 가정에서 쓰고 무분별하게 버리는 생활 하수부터 농,축산 폐수 까지 다양하다. 수질 오염에 의해 수질의 탁도가 저하되고, 녹조 현상이라 불리는 부영양화 그리고 수중의 산소 농도가 부족해지는 용존 산소 부족 현상등이 발생한다. 수질의 변화를 감시하여 수질 오염에 대처하기 위해 수질측정망의 중요성이 커지고 있다. 수질의 연속적인 실시간 감시를 위해 수질측정망 중에서도 수질자동측정시스템의 개발이 필요하며, 본 연구는 낮은 비용의 이동형 수질자동측정시스템을 개발하기 위한 선행 연구로써 적은 수의 센서를 사용해 수질 오염도를 분류하는 심층인공신경망 기반의 수질 분류 시스템을 개발하였다. 개발한 수질 분류 시스템은 수소이온농도(pH)와 수온 정보를 측정하는 센서로 구성된다. 측정된 수온값은 개발한 선형 회귀 모델을 이용해 용존 산소량(DO)를 추정하는데 사용된다. 센서로 측정한 pH와 수온, 그리고 선형 회귀 모델로 추정한 DO는 심층인공신경망의 입력으로 사용되어 수질 오염도를 세 단계로 분류한다. 선형 회귀 모델과 심층인공신경망을 개발하기 위해 온라인에 공개된 수질 정보를 활용해 훈련 데이터 쌍을 구성하였다. 본 연구에서 개발한 수질 분류기는 pH와 수온 측정 센서만을 이용하여 pH, 수온, DO 측정 센서를 사용하는 수질 분류기와 같은 수준의 분류 정확도를 보였으며, 이를 통해 적은 수의 센서로도 높은 정확도의 수질 오염도 분류가 가능하다는 것을 확인하였다.