• 로봇학회논문지
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• 제7권4호
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• pp.259-266
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• 2012

In these days, researches about underwater robots have been actively in progress for the purposes of ocean detection and resource exploration. Unlike general underwater robots such as ROV(Remotely Operated Vehicle) and AUV(Autonomous Underwater Vehicle) which have propellers, an articulated underwater robot which is called Crabster has been being developed in KORDI(Korea Ocean Research & Development Institute) with many cooperation organizations since 2010. The robot is expected to be able to walk and swim under the sea with its legs. Among many researching fields of this project, we are focusing on a swimming section. In order to find effective swimming locomotion for the robot, we approached this subject in terms of Biomimetics. As a model of optimized swimming organism in nature, diving beetles were chosen. In the paper, swimming motions of diving beetles were analyzed in viewpoint of robotics for applying them into the swimming motion of the robot. After modeling the kinematics of diving beetle through robotics engineering technique, we obtained swimming patterns of the one of living diving beetles, and then compared them with calculated optimal swimming patterns of a robot leg. As the first trial to compare the locomotion data of legs of the diving beetle with a robot leg, we have sorted two representative swimming patterns such as forwarding and turning. Experimental environment has been set up to get the motion data of diving beetles. The experimental equipment consists of a transparent aquarium and a high speed camera. Various swimming motions of diving beetles were recorded with the camera. After classifying swimming patterns of the diving beetle, we can get angular data of each joint on hind legs by image processing software, Image J. The data were applied to an optimized algorithm for swimming of a robot leg which was designed by robotics engineering technique. Through this procedure, simulated results which show trajectories of a robot leg were compared with trajectories of a leg of a diving beetle in desired directions. As a result, we confirmed considerable similarity in the result of trajectory and joint angles comparison.

• 한국측량학회지
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• 제39권6호
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• pp.587-598
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• 2021

본 연구는 자율주행을 위한 정밀지도 구축 및 신속갱신을 위한 다중카메라 기반의 MMS (Mobile Mapping System)기술개발을 목표로 한다. 고가의 라이다 센서를 대체하고 긴 처리시간을 단축하기 위해 다수의 카메라를 적용하고 실시간 데이터 전처리를 통해 저가이면서 효율적인 MMS를 개발하고자 한다. 이를 위해 다중카메라 저장 기술개발, 다중카메라 시각동기화 기술개발, MMS 시제품 개발을 수행하였다. 다중의 카메라로부터 취득되는 고속영상의 실시간 JPG압축저장을 위해 엔진을 선정하고 저장모듈을 개발하였으며, 다중영상이 촬영된 정확한 시간을 실시간으로 기록하기 위해 이벤트 및 GNSS (Global Navigation Satellite System) 타임서버 기반 시각동기화 방안을 개발했다. 그리고 각 부문별 요구사항을 바탕으로 MMS를 설계하고 시제품을 제작하였다. 마지막으로 제작된 다중카메라기반 MMS의 성능검증을 위해 실제 1,000km 도로에서 데이터를 취득하고 정량적 평가를 수행했고, 평가결과 시각동기화 성능은 1/1000초 이하를 나타내었으며, SFM영상처리를 통해 얻은 포인트 클라우드의 위치정확도는 5cm 내외를 나타냈다. 정량적 평가 결과를 통해 본 연구에서 개발된 다중카메라 기반 MMS기술이 정밀지도 구축 기준을 만족하는 성능을 나타내는 것을 알 수 있었고, 향후 정밀지도 구축 분야에서 특히 외산기술에 의존하고 있던 고가의 MMS를 대체하는데 기여할 것으로 판단된다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제15권2호
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• pp.33-40
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• 2017

Abstract In the present study, the characteristics of kinematics and dynamics in the fluttering motion of free-falling plates are investigated at Reynolds number of $10^5$. We record quasi-two-dimensional trajectories of free-falling plates with and without superhydrophobic coating using high-speed camera, and compute the drag and lift forces by trajectory analysis. Translational and angular velocities are modeled as harmonic functions with specific phase differences. In particular, periodic mass elevations near turning points are explained using the suggested models. At each turning point, a sudden drop in lift and a rapid increase in drag occur simultaneously due to fast increase in angle of attack. However, the lift is increased over the buoyancy-corrected weight of plate during gliding flight, resulting in periodic mass elevations near turning points. Superhydrophobicity is shown to increase lift but to reduce drag on a fluttering plate, resulting in the decrease of mean descent speed.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.258-258
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• 2014

Spark discharge in water generates shockwaves which have been utilized to generate mechanical actuation for potential use in pumping application. Discharge pulses of several microseconds generate shockwaves and vapor bubbles which subsequently displace the water for a period of milliseconds. Through the use of a sealed discharge chamber and metal bellow spring, the fluid motion can be used create an oscillating linear actuator. Continuous actuation of the bellow has been demonstrated through the use of high frequency spark discharge. Discharge in water forms a region of high electric field around the electrode tip which leads to the creation of a thermal plasma channel. This process produces fast thermal expansion, vapor and bubble generation, and a subsequent shockwave in the water which creates physical displacement of the water [1]. Previous work was been conducted to utilize the shockwave effect of spark discharge in water for the inactivation of bacteria, removal of mineral fouling, and the formation of sheet metal [2-4]. Pulses ranging from 25 to 40 kV and 600 to 900 A are generated inside of the chamber and the bellow motion is captured using a slow motion video camera. The maximum displacements measured are from 0.7 to 1.2 mm and show that there is a correlation between discharge energy input to the water and the displacement that is generated. Subsequent oscillations of the bellow are created by the spring force of the bellow and vapor in the chamber. Using microsecond shutter speed ICCD imaging, the development of the discharge bubble and spark can be observed and measured.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권10호
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• pp.1385-1391
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• 2010

본 논문에서는 폰 카메라 응용을 위해 H 형 비틀림 스프링으로 지지된 한 쌍의 사다리꼴 셔터 블레이드를 이용하는 초소형, 저전력, 고속 전자기력 Flapping 셔터를 제안한다. 기존의 정전기력 Rolling 셔터와 Flapping 셔터는 폰 카메라 응용을 위해 큰 입력 전압이 필요하며, 기존의 전자기력 Rotating 셔터는 큰 부피로 인해 폰 카메라에 사용하기 어렵다. 본 논문에서 제안하는 전자기력 Flapping 셔터는 폰 카메라에 사용 가능한 작은 크기로 회전 구동을 위해 저강성 H 형 비틀림 스프링과 저관성 사다리꼴 블레이드로 설계하여 제작된다. 실험에서 전자기력 Flapping 셔터는 입력전류 60 mA 에서 자기장 0.15 T 와 0.30 T 에 대하여 각각 최대 오버슈트 회전각 $80.2{\pm}3.5^{\circ}$와 $90.0{\pm}1.0^{\circ}$와, 정상 상태 회전각 $48.8{\pm}1.4^{\circ}$와 $64.4{\pm}1.0^{\circ}$ 성능을 보인다. 응답 시간 성능에서는 셔터 개방의 경우, 1.0 ms/20.0 ms 의 상승/정착 시간을 보이며, 셔터 폐쇄의 경우는 1.7 ms/10.3 ms 의 하강/정착 시간을 보인다. 본 논문에서는 폰 카메라용 셔터 응용을 위해 제안하는 전자기력 Flapping 셔터의 초소형(${\sim}8{\times}8{\times}2\;mm^3$), 저전력(${\leq}60\;mA$), 고속(~1/370 s) 성능을 실험적으로 검증하였다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제49권3호
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• pp.53-61
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• 2012

본 논문에서는 스테레오 적외선 카메라를 이용하여 소형 및 고온으로 날아가는 이동체의 거리를 실시간으로 측정하는 시스템을 제안한다. 이동체와 주변 환경의 온도 차이를 측정하고 고속으로 이동하는 소형 이동체의 거리를 자동으로 측정하기 위하여 적외선 스테레오 카메라 시스템을 구축하였다. 우선 적외선 카메라를 이용하여 취득한 고온의 이동체 영상으로부터 주변의 온도분포와 이동체간의 온도차를 이용하여 이동체영역을 검출하고, 이동체의 움직임 정보와 적외선 카메라 영상의 밝기정보를 결합하여 이동체를 추적한다. 좌우 적외선 카메라 영상에 대하여 각각 추출된 이동체 영역을 중심으로 스테레오 정합을 수행하여 시차정보를 추정하고, 카메라 파라미터와 시차정보를 이용하여 실시간으로 이동하는 이동체의 거리를 추정한다. 본 논문에서 제안하는 적외선 스테레오 카메라 시스템을 검증하기 위하여 고온의 이동체를 촬영할 때, 3차원 궤적(x,y,z) 측정기를 함께 가동하여 이동체가 이동하는 거리를 측정하여 이를 기준 거리(ground truth)로 설정하였다. 3차례의 비디오 데이터로부터 실험한 결과, 적외선 스테레오 카메라를 이용한 고온/소형 이동체의 거리오차 측정 결과는 평균적으로 9.68%로 추정되었다. 스테레오 적외선 카메라의 타이밍 문제(jitter)를 고려하면, 실제로 추정 오차는 줄어들 것으로 판단되기 때문에, 향후 적외선 카메라를 이용하는 다양한 이동체의 거리 및 위치를 측정하는데 응용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국운동역학회지
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• 제13권3호
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• pp.81-98
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• 2003

The purpose of this study is to closely examine kinematic characteristics by jump phase of Li Xiaopeng motion in horse vaulting and provide the training data. In doing so, as a result of analyzing kinematic variables through 3-dimensional cinematographic using the high-speed video camera to Li Xiaopeng motion first performed at the men's vault competition at the 14th Busan Asian Games, the following conclusion was obtained. 1. It was indicated that at the post-flight, the increase of flight time and height and twisting rotational velocity has a decisive effect on the increase of twist displacement. And Li Xiaopeng motion showed longer flight time and higher flight height than Ropez motion with the same twist displacement of entire movement. Also the rotational displacement of the trunk at peak of COG was much short of $360^{\circ}$(one rotation) but twist displacement showed $606^{\circ}$. Likewise, Li Xiaopeng motion was indicated to concentrate on twist movement in the early flight. 2. It was indicated that at the landing, Li Xiaopeng motion gets the hip to move back, the trunk to stand up and the horizontal velocity of COG to slow down. This is thought to be the performance of sufficient landing, resulting from large security of rotational displacement of airborne and twist displacement. 3. It was indicated that at the board contact, Li Xiaopeng motion made a rapid rotation uprighting the trunk to recover slowing velocity caused by jumping with the horse in the back, and has already twisted the trunk nearly close to $40^{\circ}$ at board contact. Under the premise that elasticity is generated without the change of the feet contacting the board, it will give an aid to the rotation and twist of pre-flight. Thus, in the round-oH phase, the tap of waist according to the fraction and extension of hip joint and arm push is thought to be very important. 4. It was indicated that at the pre-flight, Li Xiaopeng motion showed bigger movement than the techniques of precedented studies rushing to the horse, and overcomes the concern of relatively low power of jump through the rapid rotation of the trunk. Li Xiaopeng motion secured much twist distance, increased rotational distance with the trunk bent forward, resulting in the effect of rushing to the horse. 5. At horse contact, Li Xiaopeng motion makes a short-time contact, and maintains horse take-off angle close to vertical, contributing to the increase of post-flight time and height. This is thought to be resulted from rapid move toward movement direction along with the rotational velocity of trunk rapidly earned prior to horse contact, and little shave of rotation axis according to twist motion because of effective twist in the same direction.

• Current Optics and Photonics
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• 제7권6호
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• pp.714-720
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• 2023

Laser cleaning has the advantages of environmental protection, precision, and high efficiency, and has good prospects for application in removing oxide films on the surface of aluminum alloy. This paper discusses the cleaning threshold and cleaning mechanism of aluminum alloy surface oxide film. A nanosecond pulsed laser was used to remove a 5-㎛-thick oxide film from the surface of 7A04 aluminum alloy, and the target surface temperature and cleaning depth were simulated. The effects of different laser energy densities on the surface morphology of the aluminum alloy were analyzed, and the plasma motion process was recorded using a high-speed camera. The temperature measurement results of the experiment are close to the simulation results. The results show that the laser cleaning of aluminum alloy oxide film is mainly based on the vaporization mechanism and the shock wave generated by the explosion.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제11권6호
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• pp.31-39
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• 2010

영상에서 원을 찾을 때 정확도가 높은 일반화 허프 변환 (Generalized Hough Transform: GHT) 알고리즘이 가장 많이 사용된다. 그러나 GHT는 영상의 모든 가능한 픽셀에 대해 가능한 모든 원의 크기를 확인해야하기 때문에 많은 계산 시간을 요구한다는 단점을 가지고 있다. 또한 동영상에서 원을 찾는다면, 매 프레임마다 이러한 GHT를 실행해야하므로 계산 속도는 더욱 느리게 된다. 본 논문에서는 동영상의 연속된 프레임 사이에서 변화되는 부분이 적고 대부분 이전 영상과 유사하다는 점을 이용하여, GHT의 정확도를 유지하면서 계산 속도를 줄이는 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 동영상의 현재 프레임과 이전 프레임을 비교하여 움직임이 크면 본래의 GHT를 수행하는 변화 기반 방법과 움직임이 작으면 이전 프레임에서 검출한 원의 정보로 GHT의 후보영역과 후보 원들만을 이용하여 GHT를 수행하는 경로 기반 방법을 사용하였다. 이는 동영상에서의 GHT 수행에 영향을 미치는 프레임 수, 에지 수, 원의 개수를 줄임으로써 속도를 향상시킬 수 있다. 실험결과는 제안하는 알고리즘이 고정된 카메라나 이동 카메라에 대해 정확도의 손실이 없으면서, 수행 시간을 줄이고 있음을 보여준다.

• 한국융합학회논문지
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• 제10권10호
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• pp.117-122
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• 2019

슬로싱 현상은 현상의 특성인 격렬한 자유표면을 가지는 유동 문제뿐만 아니라, 슬로싱이 발생하는 유체 탱크가 부유체 혹은 어떠한 물체에 탑재되어 전체 시스템에 영향을 줄 수 있다는 것이 가장 큰 논의점이다. 이러한 이유로 일반적인 슬로싱에 대한 해석은 탱크의 움직임에 의한 내부 유동의 발생, 그리고 그로 인해 야기되는 충격하중의 해석이 주를 이룬다. 이러한 슬로싱 현상은 비선형성이 강하며 자유표면에서의 대-변형이 발생한다. 매우 높은 비선형성으로 인해 실험에서는 재현성이 낮고, 수치 시뮬레이션에서는 정확도가 낮다는 것이 지속적으로 문제시 되어 왔다. 본 연구에서는 높은 정확도를 가지는 카메라 비전 기술을 이용한 실험과 입자법을 이용한 시뮬레이션을 비교하였다. 탱크의 주요 제원을 통해 구해진 고유 주기와 그 주변 주기를 가지는 운동에서의 슬로싱 현상을 수치적으로 시뮬레이션 하였으며, 비교를 통해 탱크 내 슬로싱 하중을 분석하였다.