Hydraulic excavators are the representative of field robot and have been used in various fields of construction. Since the excavator operates in the hazardous working environment, operators of excavator are exposed in harmful environment. Therefore, the hydraulic excavator automation and remote operation system has been investigated to protect from the hazardous working environment. In this paper, remote operation excavator system is developed using the mini hydraulic excavator and the tracking control system of each links of excavator is designed. To apply the tracking control system, the adaptive sliding mode control algorithm is proposed. It is found that the performance of the proposed control system is improved through experimental results of using the remote operation excavator system.
최근 기능 인력의 건설현장 기피 현상으로 인해 숙련된 기능을 지닌 인력 양성이 더욱 힘들어지고 있으며 이에 대한 해결책으로 건설장비의 자동화 및 정보화 기술이 대두되고 있다. 특히 주로 기계화로 시공이 수행되는 토공은 도로, 공항, 단지조성등과 같이 대부분의 토목 및 건축 공사에 필요한 가장 기본적인 작업이며 굴삭기는 이런 작업에서 범용으로 활용되어 이른바 '지능형' 굴삭기의 필요성 두드러지고 있다. 지능형 굴삭기는 기능공이 탑승하지 않은 채 원격 또는 자동으로 전반적인 토공 작업을 수행할 수 있는 굴삭기를 일컫는다. 본 연구는 지능형 굴삭기 개발을 위한 요소기술로서 굴삭 작업자의 노하우를 반영하여 자동적으로 굴삭기 이동경로를 생성하기 위한 방법론을 제시하는 것을 목적으로 하고 있다. 즉, 수학적인 최적화 관점에 국한하지 않고 현장에서 굴삭기 운전자의 주된 의사결정 요소로 파악된 이동거리, 자연배수 방향, 굴삭방향의 연속성의 중요도를 반영하여 최적의 이동경로를 생성시켰다. 굴삭기가 작업하는 전체 구간을 단위 셀로 나누고, 셀들에 의하여 생성된 네트워크와 셀간 이동비용을 입력값으로 하여 몇 가지 네트워크 탐색 알고리즘을 사용하여 소비용의 이동경로를 파악하도록 하였다. 본 연구에서 제시된 방법론은 실제 현장에서 굴삭기 운전자가 작업을 하기 위하여 의사결정을 하는 요소를 반영하여 굴삭기의 이동경로를 결정함으로 인해 현장 적용성을 높였다는 데 그 차별성과 의미가 있다.
Field robot represented by excavator can be applied for various working in manufacturing, construction, agriculture etc. Because of the flexibility of its multi-joint mechanism and the high power of hydraulic actuators. Since the excavator operates in the hazardous working circumstance, operators exposed in harmful environment. Therefore, automation system has been investigated to protect from the harmful environment. In this paper, the method to construct the remote control system is proposed. The remote control system is consisted of a manual and auto mode. Manual mode controls a hydraulic cylinder as open loop control. and auto mode controls the end effecter of excavator using tracking control system. The efficiency of remote control system was evaluated through the field test.
Since the processes of dismantling are very dangerous, there have been many studies to develop remote operating devices using joystick. In this paper, in order to improve the operability of the dismantling equipment that is usually an excavator, a novel concept of tole-operated device is proposed. Operators who use this device with additional environmental sensing devices can work safely away from the dangerous sites. First, based on the concept design of the remote controller, its workspace is analyzed and the workspace mapping from the device to the excavator is explored. Second, after 7 steps of the excavating processes are defined, the kinematics which deals with the conversion from the 3 dimensional position information of the device to the joint variable information of the backhoe is included in this paper. Lastly, 3D graphical simulation of both remote controller and the backhoe will be shown. This new design of the remote control device tan be easily manufactured and gives the workers very convenient and transparent remote control capability.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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