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콘크리트 표면 균열 실링을 위한 로봇의 제어 방법에 관한 연구
조철주,임계영,Cho, Cheol-Joo,Lim, Kye-Young 대한토목학회 2015 대한토목학회논문집 Vol.35 No.2
콘크리트 표면에 발생된 균열은 구조물의 수명에 영향을 미치는 주요원인으로 작용하기 때문에 주기적인 검사와 유지관리가 필요하다. 콘크리트 표면 유지관리를 위한 실링작업은 표면에 발생된 균열을 초기에 보수하는 방법으로 시간 경과에 따른 균열의 추가생성 및 확산을 방지하는데 효과적이다. 하지만, 교량 하부의 실링작업은 열악한 작업환경으로 인하여 작업자들의 안전성 확보에 문제가 있다. 이런 이유로, 콘크리트 구조물의 유지관리를 위한 실링자동화의 필요성이 부각되고 있다. 본 논문은 콘크리트 교량 하부에 발생된 균열의 실링작업에 로봇을 적용하기 위한 두 가지 제어방법에 대하여 제안한다. 하나는, 균열의 궤적을 자동으로 추적하는 방법이다. 로봇은 카메라로부터 취득되는 영상정보로 균열의 궤적을 파악하는데, 이전 시점의 궤적 정보를 통하여 다음 이동할 시점의 정보를 유추할 수 있다면, 실시간으로 변동되는 궤적 정보에 대응이 가능하면서 자동으로 균열을 추적할 수 있다. 다른 하나는 접촉면에 일정한 힘을 유지하여 실링하는 방법이다. 장기간 외부 환경에 노출된 거친 표면에서도 로봇이 일정한 접촉력을 유지하며 실링작업을 수행한다면, 균등한 완성도를 유지할 수 있다. 이러한 균일한 힘의 유지를 위하여 임피던스를 이용한 힘 제어 기법을 제안한다. 본 논문에서는 실링 로봇에 적용하기 위하여 개발한 두 가지 제어기법들을 소개하고, 그것을 적용한 Lab Test와 Field Test를 수행한다. 이 시험결과를 토대로 로봇의 현장적용에 대한 의견을 제시한다. Since the crack in the surface of the concrete acts as the main reason influencing the life span of the structure, regular inspections and maintenance are required. The sealing required for maintenance of the concrete surface is a method of repairing the crack in the surface in the beginning, and is effective in preventing additional cracks and expansion that occurs with time. However, sealing on large sized structures such as tall buildings or bottom parts of bridges are difficult to ensure safety of the workers due to inadequate working environments. Due to this reason, the importance of the need for sealing automation for the maintenance of large sized concrete structures is emerging. This study proposes two control methods to apply robot systems to the sealing of cracks on the bottom parts of concrete bridges. First is the method of automatically tracking the trajectory of cracks. The robot gets the trajectory of the cracks using video information obtained from cameras. Comparing the previous several points and new point, the next point can be estimated. Thus, the trajectory of the crack can be tracked automatically. The other method is sealing by maintaining steady force to the contacting surface. The concrete surface exposed to an external environment for a long time gets an irregular roughness. If robots are able to carry out sealing while maintaining a steady contact force on these rough surfaces, complete equal sealing can be maintained. In order to maintain this equal force, a force control method using impedance is proposed. This paper introduces two developed control methods to apply to sealing robots, and conducts a Lab Test and Field Test after applying to a robot. Based on the test results, opinions on the possibilities of field application of the robot applied with the control methods are presented.
김철오(Cheol-Oh Kim),임계영(Kye-Young Lim) 한국조명·전기설비학회 2011 한국조명·전기설비학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.5월
무대 조명, 경관 조명 등에 많이 사용하는 DMX512 통신 방식은 차동 방식의 2선식 통신 방식을 사용하는데, 유선 작업이 곤란한 환경에서는 무선 통신 방식으로 연결할 필요가 있는데, 본 연구에서는 시중에서 구입이 용이한 지그비 또는 불루투스 무선 모듈을 사용한 dmx512 무선 데이터 전송 방식에 대해서 살펴보았다.. 무선은 유선에 비해서 통신 데이터가 중간에 손실되기 쉽고, 통신 속도도 유선에 비해 느리므로, 에러 검출 보강 및 통신 프로토콜을 최대한 단순화시켜 가급적 빠르게 동작 시킬 필요가 있다. 본 연구에서는 무선을 유선으로 변경 전송하는 경우의 통신 동작과 통신 속도 차이로 인한 문제점, 그리고 시중에 판매되는 통신모듈을 사용하는 경우 설정 문자로 인한 모드 변경 등에 대해서 살펴본다.
DSP를 이용한 리니어 모터의 토크 제어기 개발과 힘제어 응용
이우원(Woo Won Lee),임계영(Kye Young Lim),황상연(Sang Yeon Hwang) 전력전자학회 2006 전력전자학술대회 논문집 Vol.- No.-
일반적으로 리니어 구동기나 회전하는 모터를 이용하여 적은 힘으로 중량의 물체를 이송하는 시스템이 개발되어 현자에서 사용되고 있다. 그러나 공기압이나 유얍을 사용하는 리니어 구동기나, 회전하는 모터를 사용하기 때문에 Backlash를 비롯한 비선형성이 크기 때문에 성능의 한계를 갖는다. 본 논문은 동기형 리니어 모터를 구동하는 DSP 기반의 힘 제어기를 설계, 제작하고 힘제어를 이용하여 이송하는 시스템을 개발하고 시험한 내용을 보여준다.
음성 및 진동 신호의 DSP FFT 처리 모듈 제작 및 조명 제어에 관한 연구
김철오(Cheol-Oh Kim),임계영(Kye-Young Lim) 한국조명·전기설비학회 2011 한국조명·전기설비학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.5월
본 연구에서는 TI사의 DSP를 사용하여 음성 또는 진동 입력신호를 FFT 처리하는 통신 형 모듈을 제작해 보았는데, 통신 프로토콜은 산업용으로 많이 사용하는 모드버스 통신 방식을 사용하였다. 컴퓨터를 사용하지 않고 소형으로 제작하여, 산업용 PLC, PC 및 임베디드 장치와 접속하여 FFT 처리 데이터를 쉽게 사용할 수 있으며, 조명 제어에 활용 및 전자 제품의 양산 품질 관리, 시설물 고장 판별 등에도 활용이 가능하다. 본 논문에서는 FFT 신호 처리 일반 동작과 모드버스 통신에 대해서 살펴보고, FFT 처리 결과를 컴퓨터로 표시해주는 시험 프로그램을 제작하여 사용하였으며, 이 FFT 데이터를 조명 장치와 연동하여 응용하는 예에 대해서도 살펴본다. FFT 처리는 컴퓨터 음악 재생 등 여러 가지 응용에 많이 보급되어 있으나, 산업 현장에서 통신형으로 연결하여 사용하고자 하는 경우, 소형 단독형 입수가 어려워 본 모듈을 제작하였다.
강인한 힘 추적 제어기를 적용한 콘크리트 표면 추종 로봇 시스템
조철주(Cheol-Joo Cho),임계영(Kye-Young Lim) 제어로봇시스템학회 2016 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.22 No.6
The sealing robot must be able to calculate the slope of a contact surface for complete adherence of the sealing on different concrete shapes. After the slope is obtained, the robot will track on the surface of the concrete, but this process contains an error in the actual purpose of the force command. The reason this a phenomenon occurs, the non-linearity of the contact surface and the end-effector, is due to parasitic coupling. Errors like make it difficult to measure accurately the respective factors. Therefore, it is regarded as a disturbance that occurs when it follows the work surface it. In this paper, we selected the friction coefficient of the surface as a control factor and designed a compensator to reduce effects of disturbance. Finally, in view of the non-linearity of the end-effector of a robot to contact surfaces directly, we propose a robust force tracking controller in the finite range for managing disturbances that occur during the sealing.