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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 유승열
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 계명대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수14
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최근 우리나라의 선박 활동이 증가함에 따라 해양 사고 또한 증가하는 추세이다. 여러 가지 사고 중 부유물 감김사고는 2차 사고를 유발하며 부유물감김사고 발생 후 사고 처리 작업에서 인명사고를 야기하기도 하며, 군 선박의 경우 작전에 차질을 빚기도 한다. 이를 방지하기 위해 선저어망제거를 위한 수중 로봇이 개발 중이며 수중 로봇 개발 시 폐부유물을 제거하는 작업 뿐만 아니라 선저검사, 선체청소, 추진기 프로펠러의 파손 및 손상 검사 또한 가능하여 비용과 시간을 절약 할 수 있다.
본 논문에서는 선저어망제거를 위한 수중 로봇의 수중 매니퓰레이터에 적용하기 위한 제어알고리즘 개발에 관한 연구를 진행하였으며, 제어기 설계 조건인 위치 추종 성능과 환경 순응 두 가지를 모두 확보하기 위해 선저어망제거를 위한 수중 로봇의 수중 매니퓰레이터에 적용하기 위한 제어 알고리즘으로 CTM 제어기를 제안한다.
본 논문에서는 Rigid Body Dynamics Library을 이용하여 C++로 6자유도 매니퓰레이터를 구성하여 Simscape Multibody로 구성한 매니퓰레이터 모델을 검증하였으며 Matlab-Simulink의 Simscape Multibody, Robotics system toolbox를 사용하여 수중 환경을 구축하고, 6자유도 매니퓰레이터의 CTM 제어기와 PD 제어기 성능을 비교하였다. 시뮬레이션은 육상 환경과 수중 환경에 대하여 수행하였고, 육상 환경에서 CTM 제어기와 PD 제어기의 기본성능을 비교하고, 수중 환경 시뮬레이터를 통해 하나의 링크에 충격이 발생하였을 경우, 외부 충격의 크기와 가해지는 시간에 따른 CTM 제어기와 PD 제어기의 성능을 비교하였다.
추후 실제 로봇에 적용될 수중 매니퓰레이터가 제작되면, 본 논문에서 구축한 수중 환경 시뮬레이터에 적용하여 설계된 제어기의 성능을 시험하고, 시뮬레이션 결과를 바탕으로 실제 실험을 진행할 예정이다.
본 논문에서는 선저어망제거를 위한 수중 로봇의 수중 매니퓰레이터에 적용하기 위한 제어알고리즘 개발에 관한 연구를 진행하였으며, 제어기 설계 조건인 위치 추종 성능과 환경 순응 두 가지를 모두 확보하기 위해 선저어망제거를 위한 수중 로봇의 수중 매니퓰레이터에 적용하기 위한 제어 알고리즘으로 CTM 제어기를 제안한다.
본 논문에서는 Rigid Body Dynamics Library을 이용하여 C++로 6자유도 매니퓰레이터를 구성하여 Simscape Multibody로 구성한 매니퓰레이터 모델을 검증하였으며 Matlab-Simulink의 Simscape Multibody, Robotics system toolbox를 사용하여 수중 환경을 구축하고, 6자유도 매니퓰레이터의 CTM 제어기와 PD 제어기 성능을 비교하였다. 시뮬레이션은 육상 환경과 수중 환경에 대하여 수행하였고, 육상 환경에서 CTM 제어기와 PD 제어기의 기본성능을 비교하고, 수중 환경 시뮬레이터를 통해 하나의 링크에 충격이 발생하였을 경우, 외부 충격의 크기와 가해지는 시간에 따른 CTM 제어기와 PD 제어기의 성능을 비교하였다.
추후 실제 로봇에 적용될 수중 매니퓰레이터가 제작되면, 본 논문에서 구축한 수중 환경 시뮬레이터에 적용하여 설계된 제어기의 성능을 시험하고, 시뮬레이션 결과를 바탕으로 실제 실험을 진행할 예정이다.
목차
1. 서론 11.1 연구 배경 및 동향 11.2 연구 목적 62. System description 82.1 선저어망 제거를 위한 수중 로봇 82.2 선저어망 제거를 위한 수중 매니퓰레이터 102.3 육상용 매니퓰레이터를 이용한 제어기 설계 143. 시뮬레이션 모델 구축 193.1 기구학 193.1.1 순기구학 193.1.2 역기구학 223.2 동역학 243.2.1 Newton-Euler Method 253.2.2 Euler-Lagrangian Method 253.2.3 계산토크 제어기법 273.3 Matlab-Simulink : Simscape Multibody 구축 293.4 모델 검증 303.4.1 Rigid Body Dynamics Library (RDBL) 303.5 수중 환경 구축 334. 시뮬레이션 355. 결론 58참고문헌 64영문초록 68국문초록 70
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