센서네트워크 기반의 수중, 수상 및 공중 로봇의 협력제어 기법

만동우(Dong-Woo Man),기현승(Hyeon-Seung Ki),김현식(Hyun-Sik Kim) 대한전기학회 2016 전기학회논문지 Vol.65 No.1

Recently, the needs for the development and application of marine robots are increasing as marine accidents occur frequently. However, it is very difficult to acquire the information by utilizing marine robots in the marine environment. Therefore, the needs for the researches of sensor networks which are composed of underwater, surface and aerial robots are increasing in order to acquire the information effectively as the information from heterogeneous robots has less limitation in terms of coverage and connectivity. Although various researches of the sensor network which is based on marine robots have been executed, all of the underwater, surface and aerial robots have not yet been considered in the sensor network. To solve this problem, a collaborative control method based on the acoustic information and image by the sonars of the underwater robot, the acoustic information by the sonar of the surface robot and the optical image by the camera of the static-floating aerial robot is proposed. To verify the performance of the proposed method, the collaborative control of a MUR(Micro Underwater Robot) with an OAS(Obstacle Avoidance Sonar) and a SSS(Side Scan Sonar), a MSR(Micro Surface Robot) with an OAS and a BMAR(Balloon-based Micro Aerial Robot) with a camera are executed. The test results show the possibility of real applications and the need for additional studies.

세일부이 메커니즘 개발 및 위치제어에 관한 연구

만동우(Dong-Woo Man),김유겸(Yu Gyeom Kim),신창주(Chang Joo Shin),권오순(O-Soon Kwon),김현식(Hyun-Sik Kim) 한국산학기술학회 2023 한국산학기술학회논문지 Vol.24 No.7

최근에는 해양 IoT(Internet of Things)를 넘어 IoMT(Internet of Maritime Things)라는 단어가 출현할 정도로 해양에 대한 다양한 관심이 증가하고 있다. 이에 따라 고도화된 임무를 수행하기 위한 해양로봇 및 기존 장비의 로봇화와 관련한 연구에 대한 요구도 증가하고 있는 실정이다. 해양 건설 현장에서 자주 사용하는 부표는 자체 추진이 불가하여 매번 재설치를 해야하는 번거로움이 존재한다. 또한, 현장에서 작업하는 ROV(Remotely Operated Vehicle), AUV(Autonomous Underwater Vehicle) 등의 기지국 역할을 할 경우에는 필요에 따라 같이 움직여야 효율이 좋아지지만 자체 추진을 하지 못해서 AUV에 끌려다니면서 장비에 저항으로 작용하는 경우가 많다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 풍력을 이용한 세일링 및 전기 추진이 가능한 하이브리드(hybrid) 타입 세일부이 메커니즘을 제안하고 있다. 제안된 시스템의 검증을 위하여 위치제어를 수조에서 진행하였으며, 실험 결과는 제안된 시스템의 효용성을 입증하고 있다. Recently, various interests in the ocean have been increasing, and the Internet of Maritime Things (IoMT) has emerged from the Internet of Things (IoT). Accordingly, the demand for research related to the robotization of marine equipment to perform advanced missions is also increasing. Buoys are frequently used at offshore construction sites and are not self-propelled, so it is inconvenient to have to reinstall them every time they are needed. In addition, they often serve as a base station for autonomous underwater vehicles (AUVs). However, since they cannot propel themselves, they are dragged around by equipment. Therefore, they act as a drag force on equipment. In order to solve these problems, this paper proposes a hybrid-type sail buoy mechanism capable of sailing using wind power and electric propulsion. To verify the proposed system, position control was performed in a water tank, and the experimental results proved the effectiveness of the proposed system.

스마트 부이로봇의 추진기 고장 감지 및 위치제어에 관한 연구

만동우(Dong-Woo Man),신창주(Chang Joo Shin),서정민(Jung-Min Seo),권오순(O-Soon Kwon) 한국산학기술학회 2023 한국산학기술학회논문지 Vol.24 No.5

항로표지 장비 중 많이 사용되고 있는 등부표는 대수심에 사용하기에는 제작 및 설치에 비용이 많이 발생하는 문제가 존재한다. 또한, 태풍에 의하여 앵커가 끊어져서 유실되는 문제들도 발생하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 자가 앵커 및 추진기능을 가지는 스마트 부이로봇(SBR: Smart Buoy Robot)이 필요하다. 기존에 연구된 SBR은 고장 감지 기능의 부재로 인하여 고장 시 위치제어에 어려움이 존재하였다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 전류센서를 이용하여 고장감지 기능 및 고장 발생 시 위치제어 방법을 제안하고 있다. 제안된 방법을 검증하기 위해 추진기 고장에 따른 외란 발생 시 위치제어를 수행하였다. 실험 결과는 추진기 고장 및 외란에도 정상 작동할 수 있으며 기능적으로도 효과적인 것으로 나타났다. 따라서 제안하는 방법은 위치제어에 효용성을 가지는 것을 알 수 있다. Light buoys are widely used navigational aids but have a problem in that they are expensive to manufacture and install for use in deep water. In addition, there are problems in that anchors break and are lost in typhoons. Therefore, a smart buoy robot (SBR) with self-anchor and propulsion functions is required. In previous studies, there was no failure detection function, so it was difficult to control the position when a failure occurred. To solve this problem, a fault detection function is proposed using a current sensor and a method for position control in the event of a fault. To verify the performance of the SBR, position control was performed under disturbance due to wave currents with propeller failure. Experimental results show that the SBR can operate under disturbances with propeller failure and is functionally effective. Therefore, the proposed controller is suitable for position control and has potential for actual applications.

수중시공현장 적용을 위한 위치 획득 신호 주기와 인식 방법에 관한 연구

만동우(Dong-Woo Man),서정민(Jung-min Seo),권오순(O-Soon Kwon),원성규(Sung Gyu Won),신창주(Changjoo Shin) 제어로봇시스템학회 2023 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.29 No.6

가속도와 선단저항의 관계를 통한 FFCPT 정상관입 판정 방법에 관한 연구

만동우(Dong-Woo Man),정세진(Se Jin Jung),강현(Hyoun Kang),권오순(O-Soon Kwon),신창주(Changjoo Shin) 제어로봇시스템학회 2023 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.29 No.6

음향정보 및 광학영상 기반의 수상 및 공중 드론의 협력적 장애물회피 기법

만동우(Dong-Woo Man),기현승(Hyeon-Seung Ki),김현식(Hyun-Sik Kim) 대한전기학회 2015 전기학회논문지 Vol.64 No.7

Recently, the researches of aerial drones are actively executed in various areas, the researches of surface drones and underwater drones are also executed in marine areas. In case of surface drones, they essentially utilize acoustic information by the sonar and consequently have the local information in the obstacle avoidance as the sonar has the limitations due to the beam width and detection range. In order to overcome this, more global method that utilizes optical images by the camera is required. Related to this, the aerial drone with the camera is desirable as the obstacle detection of the surface drone with the camera is impossible in case of the existence of clutters. However, the dynamic-floating aerial drone is not desirable for the long-term operation as its power consumption is high. To solve this problem, a collaborative obstacle avoidance method based on the acoustic information by the sonar of the surface drone and the optical image by the camera of the static-floating aerial drone is proposed. To verify the performance of the proposed method, the collaborative obstacle avoidances of a MSD(Micro Surface Drone) with an OAS(Obstacle Avoidance Sonar) and a BMAD(Balloon-based Micro Aerial Drone) with a camera are executed. The test results show the possibility of real applications and the need for additional studies.

회전 소나빔을 갖는 초소형 수상로봇의 메커니즘 개발

강형주(Hyung-Joo Kang),만동우(Dong-Woo Man),김현식(Hyun-Sik Kim) 한국지능시스템학회 2014 한국지능시스템학회 학술발표 논문집 Vol.24 No.1

회전 소나빔을 갖는 초소형 수상로봇의 메커니즘 개발

강형주(Hyung-Joo Kang),만동우(Dong-Woo Man),김현식(Hyun-Sik Kim) 한국지능시스템학회 2014 한국지능시스템학회논문지 Vol.24 No.4

최근에는 크기 및 비용의 관점에서 많은 장점을 갖는 초소형 해양로봇(Micro Marine Robot : MMR)의 개발 및 적용에 대한 요구가 증가하고 있다. 하지만 국내에서는 그 기반이 매우 부족한 상황이다. 다행히도 초소형 수상로봇(Micro Surface Robot : MSR)의 장애물회피와 관련해서는 크기와 성능의 관점에서 최적화되어 4방향 탐지가 가능한 장애물회피소나(Obstacle Avoidance Sonar : OAS)가 개발되었으나, 제한된 빔폭(beam width) 및 탐지거리를 갖는 고정 소나빔의 사용으로 인하여 장애물의 형상에 따라 탐지성능이 저하되는 문제점이 존재했다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 논문에서는 평기어(spur gear) 및 서보모터를 활용하여 회전 소나빔을 구현한 MSR의 메커니즘을 제안하였다. 제안된 메커니즘의 검증을 위해 다각 평면 장애물에 대한 MSR의 벽면 추적(wall-tracking) 문제를 고려하였고, 탐지성능 및 구동명령 측면에서 기존의 고정 소나빔 적용 시와 비교 및 분석을 수행하였다. 실험결과는 제안된 메커니즘의 타당성을 보여준다. Recently, the needs for the development and application of the micro marine robot (MMR) which has the advantages in terms of size and cost are increasing. However, the basis is very short in the domestic. While the obstacle avoidance sonar (OAS) which was optimized in terms of size and performance and has the ability of 4-directional detection was developed for the obstacle avoidance of the micro surface robot (MSR) fortunately, the problem that the detection performance is degraded according to the shape of the obstacle because of using the fixed sonar-beam with the limited beam width and detection range exists. To solve this problem, the MSR mechanism that implements the rotating sonar-beam using the spur gear and the servo motor is proposed in this paper. To verify the performance of the proposed mechanism, the wall-tracking of the MSR is considered and the comparison and analysis in term of detection performance and actuation command is performed with conventional fixed sonar-beam. The test results show the validity of the proposed mechanism.

수중로봇키트 모형의 SE기반 개발을 통한 공학교육 사례

김현식(Hyun-sik Kim),강형주(Hyung-Joo Kang),만동우(Dong-Woo Man) 한국공학교육학회 2012 공학교육연구 Vol.15 No.3

This paper deals with an example of the engineering education through the SE-based development of an underwater-robot kit model. It has a purpose of establishing the example of a SE-based development by undergraduate through executing the requirement and functional analysis, hardware and software design, manufacturing, test and evaluation for developing the model. In addition, it also has a purpose of establishing the basis of the development of an optimized underwater-robot kit through understanding the weight and buoyancy characteristics and the actuation and propulsion characteristics of the developed model.