• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2011.06a
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• pp.403-406
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• 2011

한국해양연구원에서는 국토해양부의 지원을 받아 2010년 7월부터 새로운 개념의 해저로봇 개발에 착수하였다. 새로이 개발되는 해저로봇은 프로펠러 방식으로 추력을 얻는 기존의 해저로봇과는 달리 여러 개의 관절로 이루어진 6개의 다리를 이용하여 해저면에 근접해서 보행과 유영으로 이동하는 해저로봇으로 강조류와 악시계의 환경에서도 운용이 가능한 로봇이다. 이 해저보행로봇 시스템은 선상시스템과 완충기, 그리고 해저보행로봇으로 구성되며, 이들 사이는 광변환기를 통해서 광케이블로 연결된다. 선상시스템에는 해저로봇의 제어 및 모니터링을 위하여 10대의 컴퓨터가 설치되어 있고, 완충기와 해저로봇에 각각 1대의 입출력 컴퓨터가 내장되어 장착된 센서와 모터의 인터페이스를 담당한다. 본 논문에서는 해저보행로봇의 통신 시스템을 소개하고, 이 통신 시스템에서 사용되기 위하여 설계된 메시지의 통신 프로토콜을 설명한다. 해저보행로봇 시스템의 주 네트워크는 기가비트 이더넷이며, 안정된 통신 환경의 소규모 독립 네트워크이다. 완충기와 해저보행로봇에는 최대 100㎐로 동작하는 다양한 직렬 통신 방식을 갖는 다수의 센서와 모터가 장착되어 있는데, 입출력 컴퓨터가 이더넷 네트워크와의 인터페이스 역할을 수행하여 계층적 네트워크를 구성한다. 로봇 제어에서는 실시간성이 중요하기 때문에 이더넷에서 통신 메시지는 한 번의 전송으로 여러 컴퓨터에 전달할 수 있도록 멀티캐스팅을 사용하여 전송된다. 설계된 통신 프로토콜은 이러한 해저로봇 시스템의 특성에 적합한 간결한 구조로 설계되었으며, 최대 255개의 주소를 지정할 수 있고 255 종류의 메시지 형태를 설정할 수 있다.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.4 no.2
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• pp.41-47
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• 1990

최근 열에너지를 기계에너지로 변환이 가능한 신소재인 형상기억합금으로 제작된 새로운 형태의 actuator를 이용한 해저로봇의 개발에 관하여 많은 연구들이 행하고 있다. 저자들은 로봇의 모양을 실제 동물의 형태인 "게" 모양으로 하고, 로봇을 구동시키는 게의 다리의 모든 연결부분의 인공근육을 Ni-Ti계 형상기억합금 스프링 또는 와이어로 구성되어져 있으며, 마이크로 컴퓨터에 의하여 구동이 자유로이 조절이 가능한 게 형태의 모양 로봇을 실제의 1/20크기로 제작하였다. 이 로봇의 특징은 구조가 간단하고, 고강도, 고내식성 그리고 부드럽고 자유롭게 3차원적 동작이 가능하다는 것을 들 수 있다. 해저 로봇의 최종목표는 심해자원의 탐사 및 채굴이 이용하는 것이다. 따라서 본 연구에서는 그 가능성 및 기술적 문제 그리고 미래의 이러한 형상기억합금 로봇에 의한 심해자원 탐사를 위한 국제적인 협력의 필요성에 대하여 연구 검토하고자 한다. 검토하고자 한다.

• ICROS
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• v.19 no.3
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• pp.17-28
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• 2013

조수간만의 차가 크고 지형이 복잡한 우리나라서 해안은 세계적으로도 보기 드문 강조류 환경이다. 잠수부의 안전을 위협하는 이러한 환경은 수중로봇의 접근도 쉽게 허락하지 않는다. 해저로봇 크랩스터는 이러한 특수한 환경을 조사하기 위해 고안된 수중보행로봇이다. 기존의 프로펠러 방식으로 달성하기 어려웠던 문제점을 크랩스터 로봇은 게나 가재와 같은 수중 생명체를 모방하여 극복하고자 했다. 크랩스터는 게나 가재의 기능을 모방함으로써 강조류 악시계 환경에서 유용한 두 가지 특징을 얻는다. 첫째는 해저에 밀착하여 자세를 제어함으로써 조류력을 이용하여 자세를 안정화시키면서 이동할 수 있다. 둘째는 조류 속에서 동요하지 않는 안정된 자세를 바탕으로 깨끗한 초음파 영상을 얻을 수 있다. 이는 강조류 환경에서 동반되는 부유물에 의한 악시계 환경을 극복할 수 있는 중요한 수단을 제공한다. 본 고에서는 이러한 개념에 따라 설계 개발된 크랩스터 CR200의 구성과 사양을 소개하고, 여기에 사용된 핵심기술을 살펴본다. 또한, 최근 수행된 CR200의 시험 결과에 대해서도 요약 소개한다.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.4 no.2
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• pp.191-191
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• 1990

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2012.06a
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• pp.227-229
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• 2012

한국해양연구원에서 개발하고 있는 해저보행로봇 CR200은 6개의 다리를 이용하여 해저면에서 보행으로 이동하며 정밀 해저탐사 및 작업을 수행할 수 있는 로봇이다. 운용자는 선상제어실에서 유선으로 연결된 CR200을 원격으로 모니터링하거나 제어한다. 특히 안정적인 보행을 위해서는 100Hz의 주기로 CR200의 상태 정보가 선상제어실로 전송되고, 선상제어실에서는 전송된 정보를 기반으로 제어 명령을 산출하여 CR200으로 전송해야 한다. 이러한 주기적인 실시간 제어를 위해서는 일반적으로 실시간 운영체제를 사용하지만, 본 논문에서는 실시간 운영체제를 사용하지 않고 시스템 시간 기반의 백그라운드 프로세스로 동작하는 소프트웨어 타이머를 사용하여 실시간 제어를 하는 방법을 제안하고, 성능 평가 결과를 제시한다. 제안한 방법의 실시간 속성을 검증하기 위하여, 현재 설계에서 운영체제로 고려하고 있는 우분투 10.04와 윈도우즈 7을 CR200에 탑재되는 Advantech 사의 PCM-3362 보드에 설치하여 소프트웨어 타이머의 성능을 10ms부터 100ms까지 각각 실험하였다. 실험결과에 따르면, 두 운영체제에서 모두 누락이 없이 타이머 동작이 수행되었으며, 10ms 간격으로 타이머를 동작하였을 때에 우분투에서는 평균 오차가 $41{\mu}s$이었고 윈도우즈 7에서는 7.7ms였다. 윈도우즈 7에서의 오차는 100Hz 제어 주기에 사용하기에 적합하지 않지만, 우분투에서의 오차는 제어 주기 간격의 0.41%에 불과하기 때문에 해저보행로봇의 실시간 제어에 영향을 주지 않는 오차이다. 따라서 CR200의 임베디드 컴퓨터와 선상제어실의 원격제어 컴퓨터는 우분투 운영체제 상에서 소프트웨어 타이머를 이용하여 상호 연동되도록 구현할 예정이다.

• Geotechnical Engineering
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• v.34 no.1
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• pp.47-56
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• 2018

• Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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• v.25 no.1
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• pp.70-77
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• 2015

This paper proposes an application of unscented Kalman filter(UKF) for localization of an underwater robot. The method compares the bathymetric measurement from the robot with the seabed terrain information. For the measurement of bathymetric range to seabed, it uses a DVL which typically yields four range data together with velocity of the robot. Usual extended Kalman filter is not appropriated for application in case of terrain navigation, since it is not feasible to derive Jacobian for the bathymetric range measurement. Though particle filter(PF) is a nice solution which doesn't require Jacobian and can deal with non-linear and non-Gaussian system and measurement, it suffers from heavy computational burden. The paper compares the localization performance and the computation time of the UKF approach and PF approach. Though there have been some UKF methods which are used for underwater navigation, application of the UKF for bathymetric localization is rare. Especially, the proposed method uses only four range data whereas many of the bathymetric navigation methods have used multibeam sonar which yields hundreds of scanned range data. The result shows feasibility of the UKF approach for terrain-based navigation using small numbers of range data.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.33 no.2
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• pp.178-188
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• 2019

When burying underwater cables using robots, heading control is one of the key functions for the robots to improve task efficiency. This paper addresses the heading control issue for URI-T, an ROV for underwater construction tasks, including the burial and maintenance of cables or small diameter pipelines. Through modeling and identifying the heading motion of URI-T, the dynamic characteristics and input limitation are analyzed. Based on the identification results, a PD type controller with appropriate input treatment is designed for the heading control of URI-T. The performance of the heading controller was verified in water tank experiments. The field applicability of the proposed controller was also evaluated through the sea trial of URI-T at the East Sea, with a water depth of 500 m.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.38 no.9
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• pp.989-997
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• 2014

In this paper, we describe a design method for the static walking algorithm of a subsea hexapod robot called Crabster (CR200). To design the gait algorithms of a hexapod robot, we propose a design method that uses a gait schedule vector and leg pair vector to secure convenience and expandability. Several walking algorithms are designed that are capable of being applied to CR200 according to the underwater environment and explorative conditions. In addition, gait transition is freely performed between algorithms by applying common control parameters to them. The gait algorithms designed using the proposed method are simulated using MATLAB and validated against the results of experiments.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.26 no.5
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• pp.47-54
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• 2012

In this study, numerical simulations were performed to evaluate the current loads acting on the multi-legged underwater robot "Crabster" with a variety of incident angles using the ANSYS-CFX package. The Reynolds-averaged Navier-Stokes equations were solved to simulate the fluid flow around Crabster to calculate the forces and moments induced by incoming currents with various angles. First, to assess the posture stability of the body, the forces and moments were calculated with various incident angles when the current acted in the vertical and horizontal directions. Next, two forms of legs (box and foil types) were evaluated to determine the hydrodynamic force variation. Finally, the current forces and moments acting on the Crabster body with the legs attached were estimated.