In this work, we present the development of a patrol robot which is intended to navigate outdoor rough terrain. Proposed mechanism consists of six legs for overcoming an obstacle, and six wheels for traveling. Also, in order to absorb vibration in rough terrain effectively, the slide-spring system and tubed type tire are adopted to each leg and each wheel. The control system of robot consists of several imbedded boards for management of lots of diverse devices such as sensors designed for rough terrain, motor controllers, camera, micro controller and so on. And the base system of the robot is designed to operate in real time and to surveille in the vicinity of the robot, and the robot system is controlled by wireless LAN connected to GUI-based remote control system, while CAN communication connects the control board and the device controllers for sensors and motor controllers. For operating this robot system efficiently, we propose the control algorithms for autonomous navigation using GPS, stabilization maintenance by posture control, obstacle-avoidance by impedance control, and obstacle-overcoming with interference-avoidance between wheels. The performance of the robot and the proposed algorithms are tested and proved by a set of experiments in outdoor rough terrain.
본 논문은 경사면과 단차 등의 비평탄 지형 극복과 장애물 회피가 가능하도록 지능적인 센서 신호처리와 다양한 구동방식을 보유한 바퀴 구동형 소형 지능 로봇의 설계와 구현을 목적으로 한다. 비평탄 지형 극복을 위해 편심 기어 구조를 제안하였으며, 실시간 균형 유지를 위해 최적의 센서 신호처리를 적용하였고, 장애물 극복을 위해 LiDAR 센서를 활용한 장애물 인식 및 좁은 공간에서의 탈출이 가능한 전방위 구동 방식을 제안하고 설계하였다. 로봇의 지능적 요소를 구현하고 제어하기 위해 최적의 임베디드 시스템을 설계하고 구축하였다.
The robot mechanisms that were previously researched had only been conducted for the purpose of overcoming the obstacles stably at low speed driving and enhancing the stability against high speed circuitous driving, and yet, the mechanism satisfying two purposes. However, in order to stably drive with high speed on rough terrain, there is a need for satisfying both of these purposes, as well as testing the efficiency of the mechanisms at high speed driving. There, this paper simulated some of the passive mechanisms and focused on checking the performances of passive mechanisms through simulations and analyzing each mechanism on the basis of an evaluation index. The simulation was conducted by Adams (The Multi-body Dynamics Simulation Solution) and used various types of passive mechanisms which were introduced in the robotics field. As a result, the study confirmed that passive mechanisms have a number of situations that affect the driving stability on each direction of roll and pitch. Further study is needed about active mechanism.
본 논문에는 장애물들을 극복할 수 있는 새로운 메커니즘을 연구하기 위해 장애물 극복 전 방향(ALL-Direction) 주행 RC 카를 제작하여 여러 가지 장애물이 있는 시험장을 제작해 주행평가를 진행한다. RDS3115 서보모터를 제어하는 알고리즘을 제안하고, 자이로센서를 활용하여 여러 장애물 지형의 기울기를 인식하고 RC 카가 지형을 넘을 수 있는 서보모터의 각도를 조절한다. 시험장 지형 실험에서 제작한 모든 장애물 지형들을 주행하는 데 있어서 가장 적합한 RC 카의 회전 각도를 확인하였다.
This paper examines the unique transportation challenges posed by Nepal's diverse and rugged terrain, which significantly hampers socio-economic development due to its negative impact on infrastructure, trade, and accessibility. Despite ongoing efforts to enhance road and traditional air transport systems, Nepal's geographic and environmental conditions continue to obstruct efficient connectivity, particularly in rural and remote areas. This study proposes Advanced Air Mobility (AAM) as a transformative solution, leveraging recent technological advancements in unmanned aerial vehicles (UAVs) and electric vertical takeoff and landing (eVTOL) aircraft. By conducting a comprehensive analysis of Nepal's current transportation infrastructure and the feasibility of AAM implementation, the paper highlights the potential benefits of AAM, including improved accessibility, economic growth, and environmental sustainability. Furthermore, it addresses the anticipated challenges and regulatory considerations necessary for integrating AAM into Nepal's transportation network. Through a multidisciplinary approach, this research aims to contribute to the discourse on overcoming transportation barriers in mountainous regions, offering policy recommendations and identifying areas for future study to facilitate the adoption of AAM in Nepal and similar contexts worldwide.
Various robot platforms have been designed and developed to perform given tasks in a hazardous environment for surveillance, reconnaissance, search and rescue, etc. We considered a terrain-adaptive and transformable hybrid robot platform that is equipped with rapid navigation capability on flat floors and good performance in overcoming stairs or obstacles. The navigation mode transition is determined and implemented by adaptive driving mode control of the mobile robot. In order to maximize the usability of wheel-track hybrid robot platform, we propose a terrain-adaptive and user-friendly remote controller and verify the efficiency and performance through its navigation performance experiments in real and test-bed environments.
Based on recent advances in technology, many robots are developed and they are used in a hazardous environment such as military operation, fire, and building collapse and so on. Among them, reconnaissance robot should be able to perform various missions which people can not do. So it needs the capability of moving with hiding its position on rough terrain, overcoming obstacles, and guaranteeing its efficiency of reconnaissance. For this reason there are in progress of researching biomimetic robots. Therefore in this paper we proposed robot mechanism, two modules based on the screw and wheel mechanism which mimic snake, and the spiral climbing method was considered for overcoming the situation when moving on the trees.
Young Suk Kim;Seungwoo Han;Hyun-Seok Yoo;Heung-Soon Lim;Jeong-Hoon Lee;Kyung-Seok Lee
국제학술발표논문집
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The 3th International Conference on Construction Engineering and Project Management
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pp.487-492
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2009
A large-scaled research project titled "Intelligent Excavating System (IES)" sponsored by Korean government has launched in 2006. An issue of real-time 3D terrain modeling has become a crucial point for successful implementation of IES due to many application limitations of state-of-the-art techniques developed in various high-technology fields. Many feasible technologies such as laser scanning, structured lighting and so on were widely reviewed by professionals and researchers for one year. Various efforts such as literature reviews, interviews, and indoor experiments make us select a structural light technique and stereo vision technique as appropriate techniques for accomplishment of real-time 3D terrain modeling. It, however, revealed that off-the-shelf products of structural light and stereo-vision technique had many technical problems which should be resolved for practical applications in IES. This study introduces diverse methods modifying off-the-shelf package of the structural light method, one of feasible techniques and eventually allowing this technique to be successfully utilized for achieving fundamental research goals. This study also presents many efforts to resolve practical difficulties of this technique considering basic characteristics of excavating operations and particular environment of construction sites. Findings showed in this study would be beneficial for other researchers to conduct new researches for application of vision techniques to construction fields by provision of detail issues about practical application and diverse practical methods as solutions overcoming these issues.
고성능의 보행 로봇에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있으며 4족 보행 로봇은 비평탄 지형에서 이동성과 적응력이 뛰어나 많은 관심을 받고 있지만 높은 비용으로 도입과 활용성에 어려움이 있다. 본 논문에서는 저비용의 4족 로봇에 지능적 기능을 적용하여 활용도를 높이기 위해 임베디드 보드에 IMU와 강화학습을 탑재하여 비평탄 지형 극복능력을 개선하고 카메라와 딥러닝을 이용하여 객체를 자동으로 검출하는 방법을 제시한다. 로봇은 4족 포유류 동물의 다리 형태로 구성되고 각 다리는 3 자유도를 가진다. 설계된 3D 모델로 시뮬레이션 환경에서 복잡한 지형을 학습시키고 실제 로봇에 적용한다. 본 연구방법의 적용을 통해 평탄 지형과 비평탄 지형의 보행 능력에 크게 차이가 나지 않음을 확인하였으며 제한된 실험조건에서 실시간으로 사람 검출을 수행하는 동작을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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