항만 내 선박과 부두의 사고를 예방하기 위하여 통항 및 접안 안전성 평가를 통하여 안전한 부두가 건설되어 관리하고 있으나, 선 박의 접안 및 계류 과정에서 선박이 부두에 충돌하거나 로프로 인한 인명사고의 발생 등 예측할 수 없는 사고들이 종종 발생한다. 자동계류장 치는 선박의 신속하고 안전한 계류를 위한 자동화된 시스템으로 로봇 매니퓰레이터와 흡착 패드로 구성된 탈/부착 메커니즘을 가지고 있다. 본 논문은 자동계류장치의 흡착 패드의 위치 및 속도제어에 필요한 선체와의 변위 및 속도 측정 시스템을 다룬다. 자동계류장치에 적합한 측 정 시스템을 설계하기 위하여, 본 논문은 우선 센서의 성능 및 실외 환경적 특성 분석을 수행한다. 다음으로 이러한 분석 결과를 토대로 실외 부두환경에서 설치되는 자동계류장치에 적합한 변위 및 속도 측정시스템의 구성 및 설계 방법에 대해 기술한다. 또한 센서의 측정상태 감지 및 속도 추정을 위한 알고리즘을 제시한다. 제안된 방법은 다양한 속도 구간에서의 변위 및 속도 측정 실험을 통해 그 유용성을 검증한다.

시간영역반사계(TDR)는 케이블의 물리적 결함을 검사하는 기법이며 누수 탐지 분야로의 응용영역을 확대하고 있다. 본 연구는 시간영역반사계 기법을 활용하여 선박 기관실 해수 배관의 누설 감지용 케이블형 센서를 개발하였다. 케이블 센서의 형상은 꼬임형상과 흡습부재를 이용하여 제작하였으며 개발된 센서의 누수 감지 여부와 위치 탐지 가능성을 확인하였다. 개발된 센서는 실제 배관 시험 장치 에 부착하여 평가하였으며 해수 누설에 따른 다양한 TDR 신호를 취득하였다. 센서는 꼬임횟수, 피복 두께를 변수로 하여 제작하였으며 TDR 신호에 미치는 효과를 분석하였다. 실험 결과, 꼬임형 센서는 평행한 띠 형상의 센서에 비해 평활한 신호 취득이 가능하였으며 최적 꼬임 횟수는 단위길이 당 10회 이상인 것으로 나타났다. 절연 피복두께의 경우 적정 민감도 확보가 가능한 절연 피복부재의 두께는 도선 직경의 80%~120%로 확인되었다. 누수 위치 추정을 위해 회귀분석 실시 결과, 결정계수는 0.9998로 실제 누설 위치와 높은 상관관계를 나타 내었다. 결과적으로 제안된 TDR 기반의 누수 감지용 꼬임형 센서는 해수 배관 시스템의 누수 감시 센서로의 충분한 적용성을 확인하였다.

본 논문은 자동계류 장치에 설치하여 선박의 접안 상황을 검출할 수 있는 시각 센서의 개발에 대하여 논하고 있다. 선박의 접 안 시 사고방지를 위해 선박의 속도를 통제하고 위치를 확인하고 있음에도 불구하고 부두에서의 선박 충돌사고는 매년 발생하고 있으며, 이로 인한 경제적, 환경적 피해가 매우 크다. 따라서 부두에 접안하는 선박에 대한 안전성 확보를 위해 선박의 위치 및 속도 정보를 신속 하게 확보할 수 있는 시각 시스템의 개발은 중요하다. 이에 본 연구에서는 선박의 접안 시 사람과 유사하게 영상을 통해 접안하는 선박을 관찰하고, 주변 환경에 따른 선박의 접안 상태를 적절하게 확인할 수 있는 시각센서를 개발하였다. 먼저, 개발하고자 하는 시각 센서의 적 정성을 확보하기 위해 기존 센서로부터 제공되는 정보, 감지 범위, 실시간성, 정확도 및 정밀도 측면에서 센서 특성을 분석하였다. 이러한 분석 자료를 바탕으로 LiDAR형태의 3D시각 시스템의 개념 설계, 구동메커니즘 설계 및 모션 구동부의 힘과 위치 제어기 설계 등을 수행 하여 대상물의 정보를 실시간으로 획득할 수 있는 3D 시각 모듈을 개발하였다. 최종적으로 시스템 구동을 위한 제어 시스템의 성능평가 와 스캔 속도에 대한 성능을 분석하였고, 실험을 통해 개발된 시스템의 유용성을 확인할 수 있었다.

본 논문은 선박 기관실 내의 효율적인 감시를 위한 팬-틸트-줌(PTZ) 카메라 기반의 모니터링 시스템의 설계 방법을 다룬다. 선 박 기관실에는 여전히 전통적인 아날로그 계기들을 사용하는 곳이 많고, 침수나 화재 등 안전과 밀접하게 관련된 사각지대들이 다수 존 재한다. 이러한 감시 개소들에 대하여 비교적 빠른 주기로 넓은 범위를 보장하는 카메라 기반 감시 시스템은 선박의 안전을 강화시킬 수 있는 효과적인 대안이 될 수 있다. 이에 본 연구에서는 기존 PTZ 카메라의 기능들을 소프트웨어적 방법으로 더욱 강화시킨 형태의 모니 터링 시스템을 제안한다. 보다 구체적으로는 카메라제어 모듈, 위치등록 모듈, 순회제어 모듈, 멀티뷰 영상재구성 모듈로 구성된 모니터 링 시스템의 설계 방법을 제안하고, 제안된 방법은 기관실 환경에서의 실험을 통해 그 효용성을 평가한다.

본 연구에서는 해상에서 선박의 외측 표면 검사를 위한 모바일 로봇의 개발에 대해 언급하였다. 해상에서 선체 측면에 대한 검사를 육안으로 진행하기 어려우며 이러한 검사를 효과적으로 수행하기 위해 모바일 로봇은 선체 측면에 부착되어 주행할 수 있는 기능을 갖추어야 한다. 이를 위해 선체 측면과의 부착력을 발생시키기 위해 영구 자석 모듈을 도입하였고, 곡면 주행 시 자기력의 변화를 최소화하는 구조로 설계를 하였다. 이러한 설계를 바탕으로 4개의 네오디움 자석, 4개의 구동바퀴, 영상 획득 모듈로 구성되는 모바일 로봇을 제작하였다. 제작된 로봇에 대해 선체와의 부착력을 확인하기 위한 하중 실험을 실시하였고, 주행이후 정지 시 측면 미끄럼 실험과 주행 속도 측정 실험을 실시하였다. 실험 결과 13 [Kgf]까지 선체와의 부착력을 유지할 수 있었고, 미끄러짐이 없는 하중은 8 [Kgf]까지였다. 주행 실험에서는 6.5 [A]의 전류에 대해 0.82 [m/s]의 속도로 주행할 수 있는 것을 확인하였다. 선박의 표면 검사를 위해 개발한 모바일 로봇의 특성 실험을 통해 로봇의 유용성을 확인할 수 있었다.

A trajectory control system plays an important role in controlling motions of marine vehicle when a series of way points or a path is given. In this paper, a sliding mode control (SMC)-based trajectory tracking controller for marine vehicles is presented. A small-sized unmanned ship is considered as a control object. Both speed and heading angle of a ship should be controlled for tracking control. The common point of related researches was to separate ship's speed and heading angle in control methods. In this research, a new control law from a general sliding mode theory that can be applied to MIMO (multi input multi output) system is derived and both speed and heading angle of a ship can be controlled simultaneously. The propulsion force and rudder force are also applied in modeling stage to achieve accurate simulation. Disturbance induced by wind is also tackled in the dynamics considering robustness of the proposed control scheme. In the simulation, we employed a way-point method to generate ship's trajectory and applied the proposed control scheme to ship's trajectory tracking control. Our results confirmed that the tracking error was converged to zero, thus demonstrating the effectiveness of the proposed method.

This paper presents a task planning system for a steward robot, which has been developed as an interactive intermediate agent between an end-user and a complex smart home environment called the ISH(Intelligent Sweet Home) at KAIST(Korea Advanced Institute of Science and Technology). The ISH is a large-scale robotic environment with various assistive robots and home appliances for independent living of the elderly and the people with disabilities. In particular, as an approach for achieving human-friendly human-robot interaction, we aim at 'simplification of task commands' by the user. In this sense, a task planning system has been proposed to generate a sequence of actions effectively for coordinating subtasks of the target subsystems from the given high-level task command. Basically, the task planning i s performed under the framework of STRIPS(Standard Research Institute Problem Solver) representation and the split planning method. In addition, we applied a state-partitioning technique to the backward split planning method to reduce computational time. By analyzing the obtained graph, the planning system decomposes an original planning problem into several independent sub-problems, and then, the planning system generates a proper sequence of actions. To show the effectiveness of the proposed system, we deal with a scenario of a planning problem in the ISH.

In this paper, we propose a methodology for classfying types of lower limb disability and their mechanical structure, based on extensive survey of previous developments. We also propose a task-oriented design with human-friendly and energy-efficient assistive system. The result can be used for optimal design of wearable walking-assistive robot donsidering the type of disability and the content of task.

In this paper, an INS compensation algorithm is proposed using the accelerometer from IMU. First, we denote the basic INS algorithm and show that how to compensate the position error when low cost IMU is used. Second, considering the ship's characteristic and ocean environments, we consider with a drift as a periodic external environment change which is affected with exact position. To develop the compensation algorithm, we use a repetitive method to reduce the external environment changes. Lastly, we verify the proposed algorithm through the experiments, where the acceleration sensor is used to acquire real data.