• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.51-58
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• 2006

가상생산은 새로운 제품의 개발, 새로운 설비의 개발, 새로운 생산시스템의 개발에 활용할 수 있는 매우 유용한 기술이다. 이 기술을 사용하면 실제 생산활동이 수행되기 이전에 다양한 설계오류를 수정할 수 있다. 본 논문은 가상생산기술을 굴삭기 생산공정에 적용한 사례다. 굴삭기 상부 부품의 하나인 붐과 상판회전체의 최종 용접공정을 연구의 대상으로 선택하였다. CATIA를 이용하여 각 부품의 3D 모델과 치구의 3D 모델을 개발하였으며, IGRIP을 이용하여 용접공정의 3D 시뮬레이션 모델을 개발하였다. 이러한 3D 모델들을 치구의 설계검증과 로봇시스템의 동작경로 검증등에 활용하였다. 결과적으로 수동 용접공정을 로봇을 이용한 자동용접공정으로 전환하였으며, 그 과정에서 설계오류에 의해 발생하는 재 작업시간과 비용을 감축시켰다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.21-29
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• 2017

최근 증강현실(AR)에 대한 대중적인 관심의 증가와 함께, 건설장비에 AR 기술을 도입하여 효율성을 높이려는 다수의 연구가 진행되고 있다. AR 기술을 도입하기 위해선 실세계와 카메라의 가상세계를 오차없이 연결할 수 있는 정교한 외부 표정이 필수적이다. 하지만 건설 현장에서는 한정된 비용과 시간의 문제와 현재 상용화되어있는 야외용 트래킹 시스템(경사계, GPS시스템 등의 오차로 인해, 정교한 외부 표정을 도입하는 것이 사실상 불가능하다. 본 연구에서는 굴삭기에 적용되는 AR 시스템인 AR 네비게이터를 위하여 정교하지 않은 외부 표정을 이용하더라도 이미지 프로세싱 기법을 통해 가상 이미지를 매끄럽게(Seamless) 중첩시키는 방법을 제안한다. 본 연구를 기반으로, 건설장비에 특화된 AR 네비게이터의 개발을 완료할 수 있을 것이라 생각이 된다. 또한 개발된 AR 네비게이터를 건설현장에 보급함으로써, 건설현장의 작업 효율성과 크게 향상시킬 것이라 기대하고, 추후 굴삭기 뿐 아니라 다른 건설장비에 적용될 수 있는 AR 기반 시스템이 갖춰질 것이라 생각한다.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제10권1호
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• pp.29-36
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• 2013

Excavation is an important work in mining, earth removal and general earthworks. Nowadays, automation in excavator has been studied by several researchers. In the excavator research methods, simulation is one of the low cost methods for applied to test safely. In this paper, designed a virtual hydraulic excavator that with the control and the dynamic. At first, the simulation of hydraulic system for excavator's attachment such as boom, arm and bucket using Matlab/Simhydraulic is presented. Second, the dynamic model of excavator is distributed to combine with the hydraulic system. For controlling this system, electric joysticks are used to operate the orifice open areas in Main Control Valve. The simulation result is described to analysis the performance of this virtual excavator.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제12권2호
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• pp.27-33
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• 2015

Excavators are versatile earthmoving equipment that are used in civil engineering, hydraulic engineering, grading and landscaping, pipeline construction and mining. Effective operator training is essential to ensure safe and efficient operating of the machine. The virtual reality excavator based on simulation using conventional large size monitors is limited by the inability to provide a realistic real world training experience. We proposed a flexible observation method with a head tracking system to improve user feeling and sensation when operating a virtual reality excavator. First, an excavation simulator is designed by combining an excavator SimMechanics model and the virtual world. Second, a head mounted display (HMD) device is presented to replace the cumbersome large screens. Moreover, an Inertial Measurement Unit (IMU) sensor is mounted to the HMD for tracking the movement of the operator's head. These signals consequently change the virtual viewpoint of the virtual reality excavator. Simulation results were used to analyze the performance of the proposed system.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.116-124
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• 2016

건설현장의 주요 작업인 토공사의 경우, 토공 건설장비를 운용하는 개별 작업자에 의해서 작업의 효율성이 좌우되기 때문에 개별 작업자의 숙련도가 전체적인 공사일정에 큰 영향을 미칠 수 있다. 건설현장에는 그 특성상 현장 내 설치된 구조물이나 장비 혹은 움직이는 작업자들이나 장비 등으로 인해 시야가 가려져서 발생하게 되는 비가시 영역이 필연적으로 존재한다. 이와 같은 작업 관련 시각정보의 부재는 작업자가 건설장비를 효율적으로 운용하는데 있어서 결정적인 저해요소가 된다. 증강현실(AR, Augmented Reality)은 현실세계에 가상물체를 중첩시켜 보여주는 컴퓨터 기술이다. 이 기술의 특성을 이용하면 토공사를 수행하는 과정에서의 시각정보 부재 문제를 해결할 수 있고 이를 통한 건설장비의 작업 효율성 향상이 가능하다. 본 연구의 목적은 이러한 토공사에서의 필요 시각정보를 도출하기 위한 작업-시각정보 맵을 제시하고 굴삭기의 작업들 중 AR기술을 적용하기에 적합한 것을 찾아내는 것이다. 연구의 대상이 되는 건설장비는 굴삭기로 한정하였다. 작업-시각정보 맵은 굴삭기 토공작업의 문제점과 그 문제점을 해결하는데 필요한 시각정보를 기반으로 하여 작성되었다. 이 맵으로부터 굴삭기의 작업 효율성을 향상시킬 수 있고, AR기술을 적용하기에도 적합한 4가지 필요 시각정보가 도출되었다. 연구결과를 바탕으로 하여 추후 건설장비 AR 네비게이터 시스템을 더욱 효과적으로 개발할 수 있을 것이라 기대한다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.93-101
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• 2006

근래에 작업자의 근골격계 질환이 산업현장의 주요한 논제로 등장하였다. 이러한 문제를 줄이기 위하여 다양한 방법들이 사용되고 있는데 그 중의 하나가 제품설계, 치구설계, 작업장 설계를 할 때 작업자의 안전을 최대한 확보하도록 설계단계에서 개선을 하는 것이다. 최근에 급속히 발전하고 있는 3D 시뮬레이션 기술을 사용하면 작업장을 설계하는 단계에서 제품 및 치구의 3D 도면을 이용하여 가상의 작업공간을 구축한 후 작업자의 작업 자세를 사전에 검증해 볼 수 있기 때문에 작업장 구축 후 발생할 수 있는 많은 문제점들을 사전에 검증하여 설계실패비용을 최소화할 수 있다. 본 논문은 3D 작업자 시뮬레이션을 이용하여 굴삭기 공장의 특정한 공정을 대상으로 개선 및 최적화를 하기위한 연구다. 먼저 CATIA를 이용하여 제품과 치구 등 작업장 구축을 위한 3D 모델을 개발하였다. 그리고 IGRIP, DPM. Human 등의 개발도구를 복합적으로 이용하여 작업장에서의 작업내용을 시뮬레이션 할 수 있는 모델을 개발한 후 작업 자세에 대한 분석을 수행하였다. 분석결과는 작업장을 개선하는데 이용하였다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.136-145
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• 2009

'지능형 굴삭시스템 개발'은 센서기술, 로봇기술들을 융합하여 토공 작업환경을 인식하고 작업 계획을 수립하며 굴삭기를 자동 조정하여 토공작업을 자동화 하는 것을 목표로 한다. 본 연구는 지능형 굴삭시스템 개발을 위한 요소기술로서, 광대역 3D 레이저 스캐너를 이용하여 실제 토공 작업환경을 가상의 3차원 공간으로 재현할 수 있는 수학적 모델을 만드는 것이다. 이 연구에서는 광대역 3D 레이저 스캐너를 구동하기 위한 사용자 소프트웨어 및 사용자 인터페이스를 개발하였으며, 3D 레이저 스캐너의 차량 탑재 및 스캐닝 작업의 최적화를 위하여 모바일 3D 이미징 시스템을 개발하였다. 또한 실제 토공 작업환경을 대상으로 스캐닝 실험을 실시하여 스캔 데이터를 획득하였고, 이를 기반으로 각 스캔 데이터들 간의 자동 정합 알고리즘을 설계하였다. 본 연구에서 개발된 시스템은 향후 지능형 굴삭 로봇의 완전 자동화 시스템의 구현을 위하여 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집A
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• pp.536-541
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• 2000

A low cost PC based simulator for excavator manipulation has been developed using virtual reality technology. The simulator consists of two joystick input devices, server and client PCs, an excavator kinematics module, and a graphic rendering program Open Inventor. In order to use two joysticks in the PC window environment multi-thread programing with network protocol TCP/IP has been used. To provide realistic view to the operator, CAD program Pro/Engineer and 3D modeller have been employed to create 3D part geometry of tile manipulator and virtual environmental geometries. Those geometries also have been transformed and imported to the Open Inventor. The Simulator developed is to be improved for more realistic excavator operational training.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.1-13
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• 2018

토목 공정 계획은 건설 공정 관리에서 중요한 과제 중 하나이다. 수학적 방법론에 기반을 둔 최적화 기법, 휴리스틱에 기반을 둔 최적화 기법 그리고 행위자 기반의 시뮬레이션 등의 방법론이 건설 공정 관리를 위해 적용되어왔다. 본 연구에서는 가상의 토목 공정 환경을 개발하고, 가상의 토목 공정 환경에서 강화학습을 이용한 시뮬레이션을 통해 토목 공정의 최적 경로를 찾는 방법을 제안하였다. 강화학습에 있어 본 연구에서는 상호작용 하며 서로 다른 행동을 하는 굴삭기와 트럭 에이전트들 에 대해 순차적 학습과 독립적 학습에 기반을 둔 두 가지의 Markov decision process (MDP)를 사용하였다. 가상의 토목 공정 환경에서 두 가지 방법 모두 최적에 가까운 토목 공정 계획을 만들어 낼 수 있음을 시뮬레이션 결과에 따라 알 수 있었으며, 이 계획은 건설 자동화의 기초가 될 수 있을 것이다.

• 한국CDE학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.298-311
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• 2015

Nowadays, automatic digging operation of an excavator is a big challenge due to the complexity of digging environment, the hardness of soil and buried obstacles into the ground. In order to achieve the maximum soil bucket volume, this paper introduces a novel engineering model that was developed as a virtual excavator in the design phase. Through this model, the designs of mechanical and control systems for autonomous excavator are executed and modified easily before developing in real testbed. Based on a concept of an autonomous excavation, a mechanical system of excavator was first designed in SOLIDWORKS, and a soil model also was modeled by finite-element analysis in ANSYS, both modeled models were then exported to ADAMS environment to investigate the digging behavior through virtual simulation. An intelligent control strategy was generated in MATLAB/Simulink to control the excavator operation. The simulation results were demonstrated by effectiveness of the proposed excavator robot in testing scenarios with many soil types and obstacles.