KR100941998B1 - 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템 - Google Patents

수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 추진 장치를 갖는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 운동 제어를 위한 운동 제어 방법과 이를 위한 사용자 인터페이스에 관한 것이다. 수중 탐사/개발체는 수중에서의 운동을 위해 운동 방향에 따라 적절한 위치에 추진기를 장착하여야 하며, 이를 측정할 수 있는 다양한 센서를 장착한다. 수중 탐사/개발체의 이와 같은 기능을 이용하여 운영자는 수중 작업을 수행한다. 따라서 추진기의 특성 및 성능과 센서의 특성 및 성능이 수중 작업의 질적 양적 수준을 기본적으로 결정하는 요소가 된다. 여기서 또 하나의 매우 중요한 요소가 운영자에 의하여 주어지는 조작 명령이다. 특히, 수중 탐사/개발체의 기계 및 전기적인 특성이 결정되면, 운영자의 조작 능력이 수중 작업의 전체적인 능력을 좌우하게 된다. 본 발명은 이러한 수중 탐사/개발체의 작업 능력과 효율을 극대화 할 수 있는 제어 방법체계와 사용자 인터페이스 기법을 제공한다. 이로서 보다 정교하고 효율적인 수중 작업을 가능하게하고 운영자의 피로도를 최소화하고, 동시에 위기 대처 능력을 극대화 하며, 쉽게 운영 기술을 습득할 수 있게 한다.
수중 탐사/개발체, 운동 제어, 인터페이스, 조이스틱

Description

수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템{Manual/Automatic Control Method for Underwater Exploring System}
본 발명은 추진 장치를 갖는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 운동 제어를 위한 운동 제어 방법과 이를 위한 사용자 인터페이스에 관한 것이다.
1. 서언
지구의 71퍼센트는 바다이고 지구의 60퍼센트는 1천5백미터 이상인 심해이다. 심해는 엄청난 자원의 보고이며 지구과학의 많은 문제에 대한 해답의 실마리를 제공할 것으로 기대된다. 하지만 심해는 수심 10미터 증가에 1기압씩 압력이 증가하여 수심 6천미터에서는 6백기압이 작용하는 초고압 극한 조건이 된다. 게다가 바다는 수시로 변하여 빛과 전파가 수중을 통하기 어려우므로 육상에서 통용되는 기술이 수중세계에 직접 적용될 수 없다. 우주개발이 실현되는 첨단 과학기술로도 심해는 미지 세계로 남아 있다.
심해탐사를 위하여 여러 나라가 끊임없이 도전하였고 가시적인 성과를 일부분 얻었다. 무인잠수정은 심해탐사와 심해환경 조사를 위하여 심해 현장에 실제로 투입되어 시료를 채취하고 분석하는 필수적인 핵심장비이다. 이들은 현재 첨단기술 이 접목된 무인잠수정과 해양계측장비 개발에 열중하고 있다.
2. 심해무인잠수정의 활용분야
일반적으로 2백미터 이상의 깊은 바다에는 햇빛이 전달되지 못한다. 따라서 심해에는 생명체가 살기 힘든 환경이며 5백미터 이상의 수심에서는 생명체가 거의 없는 것으로 알려져 왔다. 하지만 심해에도 우리에게 익숙한 형태의 심해생물을 비롯하여 희귀한 생명체들이 사는 것이 심해탐사로 밝혀졌다. 해양생물학자들은 이러한 생명체가 열악한 환경에서 어떻게 생존하며 생태계를 형성하고 있는가에 대한 연구를 수행하고 있다.
일례로 심해에는 열수분출구가 해저 화산대를 따라 곳곳에 산재해 있다. 열수분출구에서 솟아나는 먹구름 형태의 용출수는 350도 이상으로 뜨겁다. 이 주변에 새우, 게, 조개와 함께 관벌레가 대단위 군락을 이루며 산다. 관벌레에는 열수분출구에서 나오는 황화물을 화학적으로 분해하여 영양분을 공급하는 박테리아가 공생한다. 통상적으로 70도 이상에서는 박테리아가 살 수 없으나 이 박테리아는 열을 차단하는 물질이 있었다. 심해생물학자들은 유인잠수정과 무인잠수정을 이용하여 지금까지 밝혀지지 않았던 새로운 생명체를 약 500여종 발견하였다. 이들은 유전자 분석을 통하여 심해생물의 게놈 지도를 만들고 있으며, 고온에 견디는 박테리아를 연구하여 신물질 개발과 의학, 생물학, 생명공학에 활용하는 연구에 박차를 가하고 있다. 또한 인류의 생성기원에 관한 연구와 우주의 다른 행성에서도 화학합성에 의해서 생명체가 존재할 가능성에 대한 연구가 진행 중이다.
해양지질학자들은 해저지각구조를 연구하고 해저지하자원을 탐사하고 해저지각 이동량을 계측하여 지진발생을 예측한다. 심해무인잠수정은 해저면을 시추하여 시료를 얻고 로봇팔을 이용하여 케이블을 해저에 매설하고 해저암석을 채취하기도 한다. 지금까지 해저 지하자원의 매장량 추정은 원격으로 탐사되었으나 정밀한 측정을 위해서는 무인잠수정이 필요하다. 무인잠수정은 해저면에 근접해서 초정밀 중력계로 미소중력변화를 측정하여 자원 매장량을 정확히 추정할 수 있다.
또한 심해무인잠수정은 해저에 침몰한 선박의 발굴에도 활용된다. 영화로도 잘 알려진 비운의 타이타닉호가 대서양에서 침몰한 후 73년이 지난 1985년에 다시 세상에 알려지기까지는 해양탐사기술과 잠수정기술이 발전하였기에 가능하였다. 미국 후즈홀 해양연구소의 로버트 밸러드 박사는 썰매 형태의 아르고라는 무인잠수정에 해저를 관측할 수 있는 수중음향탐지기와 카메라를 설치하고, 길게 늘어뜨린 케이블에 아르고를 연결하고 예인하는 방법으로 해저를 관측하여 3810미터 해저에 숨어 있는 타이타닉호를 발견하였다. 또한 밸러드 박사는 유인잠수정과 유인잠수정에서 발진하는 제이슨 주니어라는 소형의 원격조종 무인잠수정을 이용하여 타이타닉호의 선실 내부까지 정밀하게 탐사하였다.
3. 무인잠수정의 발전현황
최초의 무인잠수정은 1953년 드미트리 레비코프가 제작한 것으로 케이블이 연결된 무인잠수정 푸들이다. 1966년에 비행기 사고로 해저에 분실한 원자폭탄을 회수하고 1968년 침몰한 구소련 잠수함을 찾아 인양하면서 심해탐사장비와 잠수정 기술이 급속도로 발전하였다. 중동전쟁의 여파로 촉발된 석유파동을 겪으면서 70년대 말부터 연근해의 해저유전이 개발되었으며, 이와 더불어 해저작업이 가능한 상업용 무인잠수정 개발이 이루어지기 시작하였다. 80년대에는 컴퓨터 기술의 발전에 힘입어 무인잠수정의 기능이 다양화되었다. 이 시기에 자체 지능을 보유한 무인잠수정이 출현하였다. 미국을 비롯하여 프랑스, 영국, 캐나다, 일본, 러시아, 노르웨이, 스웨덴, 이태리, 독일, 호주, 중국 등이 무인잠수정을 개발하기 시작하였으며, 최근에는 6천미터 심해를 탐사하는 다양한 형태의 무인잠수정이 선보였다.
미국 우즈홀 해양연구소(WHOI)는 90년대 초반에 6천미터를 탐사할 수 있는 심해무인잠수정 Jason과 Medea를 개발한 이후에 2002년에 6천5백미터 수심을 탐사할 수 있는 Jason Ⅱ를 개발하였다. 일본해양연구센터(JAMSTEC)는 마리아나 해구를 조사할 목적으로 1997년에 1만1천미터 수심을 탐사할 수 있는 심해무인잠수정 Kaiko를 개발하였다. 한편, 프랑스 해양연구소는 1997년에 6천미터급 작업용 무인잠수정 Vitor6000을 개발하였다.
우리나라는 선진해양국에 비하여 무인잠수정 개발에 늦게 뛰어 들었다. 하지만 세계최고의 선박건조기술을 바탕으로 해양장비기술과 무인잠수정 기술을 꾸준히 발전시키고 있다. 국내에서 무인잠수정은 1993년에 한국해양연구원이 해저탐사를 위한 무인잠수정 CROV300을 개발한 것이 처음이다. (주)대우조선해양이 1996년에 해저를 탐사할 수 있는 자율항해무인잠수정 Okpo6000을 개발하였고, 한국해양연구원이 1997년에 수중항주체의 제어시스템 연구를 위한 시험용 자율항해무인잠수정 보람호를 개발하였다. 2003년에는 민군겸용으로 사용할 수 있는 반자율항해 무인잠 수정 SAUV가 한국해양연구원과 (주)대양전기 공동으로 개발되었다.
4. 무인잠수정의 운동 제어
무인잠수정(이하, ‘수중 탐사/개발체’라 함)은 운동 방향에 따라 적절한 위치에 추진기를 장착하여야 한다. 즉, 좌우 운동을 위해 최소 1개 이상의 좌우 방향 추진기가, 전후 운동을 위해 최소 1개 이상의 전후 방향추진기가, 수직 운동을 위해 최소 1개 이상의 수직방향 추진기가 있어야 한다. 또한 수평 회전 운동을 위해서는 최소 2개 이상의 좌우 방향 또는 전후 방향 추진기가 있어야 한다. 이때 수중 탐사/개발체의 운동은 수상의 사용자에 의하여 유선으로 주어진 명령에 의하여 이루어진다. 효과적인 수중 탐사/개발체의 운동 제어를 위한 명령은 수동 제어와 자동 제어를 함께 사용한다.
본 발명은 수중 탐사/개발체의 작업 효율을 극대화 할 수 있는 제어 방법체계와 사용자 인터페이스 기법을 제공을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 기타 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 이는 본 발명의 청구범위에 기재된 사항 및 그 실시예의 개시 내용뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내의 수단 및 조합에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 수중에서 운항 중인 수중 탐사/개발체를 수상에서 원격으로 제어하기 위한 시스템으로서, 사용자가 수중 탐사/개발체에 장착된 영상 카메라를 통해 전송된 영상을 보고 현재 작동 중인 수중 탐사/개발체의 운항 상태를 확인할 수 있도록 하는 영상 화면; 사용자가 터치스크린 및 터치스크린에 대응하는 독립된 버튼을 이용한 패널을 사용하여 수중 탐사/개발체를 자동으로 원격 제어할 수 있도록 하는 제어기 화면; 및 사용자가 전후, 좌우, 회전 등 3방향 운동 제어 기능을 갖는 1개의 조이스틱 및 상하의 1방향 운동 제어 기능을 갖는 또 다른 1개의 조이스틱 등 총 2개의 조이스틱을 사용하여 수중 탐사/개발체의 4방향 운동을 직접 수동으로 원격 제어할 수 있도록 하는 조이스틱을 포함하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템을 제시한다.
또한, 본 발명은 상기 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템에 있어서, 지정 선수각 유지 기능과, 지정 선수각 증감 기능과, 지정 선수각 재지정 기능과, 자동 선수각 제어 일시 해제 기능과, 조이스틱 회전 명령 차단 기능과, 시계/반시계 방향 회전 기능과, 조이스틱의 작은 움직임에 반응하지 않도록 하는 조작 명령의 사구간 설정 기능을 포함하여 이루어지는 선수각 자동 제어 기능이 제어기 화면상의 사용자 인터페이스를 통하여 실현되는 것을 특징으로 하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템을 제시한다.
또한, 본 발명은 상기 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템에 있어서, 자동 제어에 의해 지정한 심도 또는 고도를 유지하는 기능과, 자동 제어 중에 심도 또는 고도 명령을 증감시키는 기능과, 지정된 심도 또는 고도의 변경 지정 기능과, 자동 심도 또는 고도 제어 설정 제한 기능과, 자동 심도 또는 고도 제어 일시 해제 기능과, 해저면 안착 기능과, 조이스틱의 작은 움직임에 반응하지 않도록 하는 조작 명령의 사구간 설정 기능을 포함하여 이루어지는 심도 또는 고도 자동 제어 기능이 제어기 화면상의 사용자 인터페이스를 통하여 실현되는 것을 특징으로 하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템을 제시한다.
본 발명에 따르면, 사용자가 조이스틱의 조작 및 화면상의 인터페이스를 서로 연계시켜 수중 탐사/개발체를 수동 및 자동으로 자유롭게 제어함으로써 수중 탐사/개발체의 작업 효율을 극대화시킬 수 있다.
본 발명의 다른 효과는, 이상에서 설명한 실시예 및 본 발명의 청구범위에 기재된 사항뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내에서 발생할 수 있는 효과 및 산업 발전에 기여하는 잠정적 장점의 가능성들에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
수중 탐사/개발 장비는 크게 수중 탐사/개발체와 수상의 제어시스템으로 구분할 수 있다.
1. 수중 탐사/ 개발체
수중 탐사/개발체는 운동 방향에 따라 적절한 위치에 추진기를 장착하여야 한다. 즉, 좌우 운동을 위해 최소 1개 이상의 좌우 방향 추진기가, 전후 운동을 위해 최소 1개 이상의 전후 방향 추진기가, 수직 운동을 위해 최소 1개 이상의 수직방향 추진기가 있어야 한다. 또한 수평 회전 운동을 위해서는 최소 2개 이상의 좌 우 방향또는 전후 방향 추진기가 있어야 한다. 이와 같은 추진기나 구동기를 적절히 조종하여 원하는 작업을 할 수 있는 운동을 하는 것이다.
또한 수중 탐사/개발체는 운동을 계측할 수 있는 적절한 센서를 장착하고 있다. 필수적으로 방위각 센서와 심도 센서가 있어야 하며, 실시예로 보인 시스템에 포함된 고도 제어와 수평 자동이동 기능을 수행하기 위해 수중 고도 센서와 도플러 속도 기록계(DVL)를 장착한다. 이 센서의 측정값은 계속적으로 수상의 제어 시스템으로 전송된다.
2. 수상의 제어시스템(본 발명에 따른 수중 탐사/ 개발체의 수동/자동 복합 제어시스템을 의미하는 것으로서, 이하에서는 "제어시스템"이라 부른다)
2.1 구성
제어시스템은 일반적으로 수중 탐사/개발체에 장착된 영상 카메라를 통해 전송된 영상을 보고 수중 탐사/개발체를 원격 제어하는 일을 담당한다. 사용자는 원격 조정을 위해 영상화면, 제어기 화면, 조이스틱을 이용한다.
조이스틱의 구성은 수중 탐사/개발체의 운동성에 따라 차이가 있으나, 실시예로 보이는 4방향 운동(전후, 좌우, 상하, 회전)을 위해 2개로 구성된 조이스틱을 사용한다. 또한 제어기 화면은 터치스크린으로 구성할 수도 있고, 터치스크린에 대응하는 독립된 버튼을 사용한 패널을 사용하여 구성할 수도 있다.
2.2 소프트웨어 구성
제어시스템은 동작을 시작한 후 언제나 일정한 주기로 명령을 수중 탐사/개발체에 전달한다. 실시예에서 이 주기는 100msec로 지정되었다. 이와 같은 일정한 주기의 실행을 보장하기 위해 실시간 운영체계를 사용한다. 도 1은 일정한 주기에서 동작하는 제어시스템의 구성을 나타내고 있다.
도 1의 제어시스템의 소프트웨어 구성의 특징은 일원화된 구조에 있다. 즉, 수중 탐사/개발체의 수동 제어와 자동 제어에 따라 소프트웨어의 구조가 변화하지 않고 단일구조에서 모든 동작을 처리한다. 즉, 도 1의 (7)에 나타난 바와 같이 실시간 쓰레드는 수중 탐사/개발장치가 동작을 시작한 후, 언제나 일정한 명령을 추진기에 보낸다.
명령은 3가지로 구성되는 바, 첫 번째 조이스틱 조작에 의한 수동 명령, 두 번째 화면에서 설정된 TRIM 명령, 세 번째 자동 제어설정에 의하여 내부 제어 알고리즘에 의하여 생성된 명령이다. 명령이 없는 경우에는 0의 값이 전달된다.
2.3 조이스틱에 의한 수동 조작
수동 조작은 수중 탐사/개발체의 추진기를 사용자가 직접 조정하는 것을 의미한다. 즉, 수직 방향 운동, 좌우 방향 운동, 전후 방향 운동, 회전 운동 등 추진기가 장착된 구성에서 생성 가능한 운동을 행할 수 있다.
수동 조작은 사용자가 원하는 위치로 수중 탐사/개발체를 즉시, 정교하게 움직일 수 있는 장점이 있으나, 모든 방향의 동작을 수동 조작에 의존하기 위해서는 고도로 숙련된 사용자의 기술이 필요하게 된다. 또한 반복되는 조이스틱의 조작과 화면 관찰에 많은 피로를 유발할 뿐 아니라 응급 상황 대처 능력도 저하될 우려가 있다.
사용자가 조이스틱을 이용하여 생성하는 명령은 각 방향의 추진기 추력 명령과 사전에 정의된 특정 기능을 활성화 또는 비활성화 시키기 위한 기능명령(버튼)이 있다. 도 1의 (1)과 같이 조이스틱에 주어진 명령은, 실시간 주기보다 빠른 타이머 2에 의하여 읽혀서 3에 저장된다. 이때 입력 값은 물리적인 의미를 갖도록 변환된다. 이 변환을 위한 함수는 사전에 정의된다.
실시예에서는 조이스틱은 수평 방향 운동(좌우, 전후, 회전)의 경우 사용자가 조작을 멈추면 바로 원점으로 복귀하는 성질이 있다고 가정한다. 수직 방향 운동의 경우 사용자가 원점으로 조작하기 전까지 자동으로 원점으로 복귀하지 않는 조이스틱이라고 가정한다.
2.4 TRIM 입력
수중 탐사/개발체를 운용함에 있어 특정 방향으로 일정한 추력을 발생하여 유지하여야 할 때가 있다. 예를 들면 좌우 방향 또는 전후 방향에 일정하게 조류가 발생하여 이를 극복하기 위해 일정한 추력이 필요한 경우가 있고, 또는 어떤 수중 물체에 로프를 연결한 상태에서 특정 방향으로 로프에 장력을 발생시킬 수 있도록 해야 하는 상황이 있다.
보통 이럴 때에 조이스틱을 수동 조작함으로써 해결할 수 있으나, 사용자가 조작을 멈추면 원점으로 돌아오는 특정이 있는 조이스틱의 경우 사용자가 계속 조이스틱을 조작하여야 한다. 이것이 다른 작업을 방해하거나 어렵게 하는 요소가 되며, 장시간 유지해야 하는 경우 단순작업임에도 불구하고 사용자에게 많은 피로가 누적된다.
이를 위해 화면에서 좌우 또는 전후 방향의 추진기에 특정 상수의 명령을 줄 수 있도록 한 것이 TRIM 입력이다. 보통 추진기의 명령을 화면에 설정하게 되며, 증가와 감소, 그리고 해제(0 값으로)가 언제나 가능하다. 이 값은 도 1의 (4)에 나타난 것과 같이 주기적으로 화면에서 바로 값을 읽도록 되어 있다.
2.5 자동 제어
조이스틱에 의한 수동 조작 입력과 화면에 입력된 TRIM 입력에 더하여 자동 제어 입력이 추가된다. 즉, 자동 제어 기능이 설정되지 않아 제어 입력이 0인 경우, 수동으로 조작되는 것이고 제어 입력이 발생하면 자연히 더하여져 추진기를 구동하게 된다.
수중 탐사/개발체의 수중 작업에서는 선수각 고정 유지 기능과 심도 또는 고도 유지 기능이 필수적이다. 이 두 가지 요소를 자동화함으로써 운용자는 매우 편리하고 안정적으로 수중 탐사/개발체를 조작할 수 있다.
보다 고급 기능으로 지정 거리의 수평면 운동 기능을 포함할 수 있다. 이를 위해서 적절한 수중 센서가 장착되어야 하며, 이로부터 생성된 센서 데이터 역시 처리되어 제어 알고리즘의 제어 입력계산에 사용될 수 있도록 소프트웨어를 구성하 여야 한다. 도 1의 (6)은 각각 센서에서 발생한 데이터를 처리하여 도 1의 (5)에 저장하고 도 1의 (7)에서 제어알고리즘을 구동하여 제어 입력을 계산한다.
선수각 제어를 위해서는 방위각 센서, 심도 제어를 위해서는 심도 센서, 고도 제어를 위해서는 고도계가 있어야 한다. 수평면 거리 이동을 위해서는 도플러 속도 기록계(DVL)가 있어야 한다.
자동 제어 알고리즘은 수중 탐사/개발체의 운동 중 필요에 따라 언제라도 설정과 해지가 가능하며 이의 효과적인 운영을 위해 매우 편리한 사용자 인터페이스가 함께 사용된다. 또한 외부의 예측하기 어려운 영향에 의하여 자동 제어의 기능이 성능을 발휘하지 못하는 상황이 발생할 경우, 안전을 위해 자동으로 경고를 발생하며 알고리즘의 기능을 중지하는 기능을 포함한다.
제어 알고리즘은 전체 시스템 소프트웨어와 별도로 구성되어 결합하는 형태를 취한다. 실시예서는 윈도우즈 환경에서 사용하는 동적 연결 라이브러리(Dynamic Linking Library, DLL)로 구성되어 전체 소프트웨어의 재구성 없이 개선된 또는 새로운 알고리즘을 반영할 수 있다.
자동 제어의 구체적인 기능과 운영 방법은 다음 장에서 실시예를 통해 구체적으로 설명한다.
3. 수상 제어 시스템의 사용자 인터페이스
도 2는 앞에서 언급한 제어 시스템의 화면 구성의 실시예를 보인 것이다. 여기서 수중 탐사/개발체에서 측정한 센서의 값과 주어진 추진 및 제어 명령, 설정 등을 파악할 수 있다. 또한 조이스틱과 설정된 버튼으로 모든 기능을 조작할 수 있으며, 터치스크린 화면을 통해 필요한 값을 입력하거나, 기능의 설정을 바꿀 수도 있다.
3.1 선수각 자동 제어와 TRIM 명령
선수각 자동 제어는 지정한 선수각을 유지하는 기능이다. 여기에는 다음과 같은 기능을 포함한다.
(a) 자동 제어에 의한 지정한 선수각 유지 기능
(b) 지정 선수각 증감 기능 (자동 제어 중 선수각각도 명령 증감)
(c) 지정 선수각 각도 명령 재지정 기능 (가감속 궤적이용)
(d) 자동 선수각 제어 일시 해제 기능
(e) 자동 선수각 제어 기능 중 조이스틱 회전명령 차단 기능
(f) 시계 방향/ 반시계 방향 회전 기능
(g) 조이스틱의 작은 움직임에 반응하지 않도록 하는 조작 명령의 사구간 설정 기능
도 3은 실시예로서 사용자 인터페이스를 나타낸 것이다. 도 3에 대한 설명은 다음과 같다. 아래에서 특별히 도 3의 표기가 없는 것은 도 3에 해당한다.
(1)은 수중 탐사/개발체의 회전을 계수하여 나타낸다. 출발 지점에서 (2) 단추를 이용하여 0으로 초기화 할 수 있다. 회전이 발생한 경우 (3), (4) 단추를 선 택하여 시계 방향, 또는 반시계 방향으로 수중 탐사/개발체를 회전을 시킴으로써 회전수를 0으로 만들 수 있다. 이는 수중 탐사/개발 장치의 케이블을 꼬이지 않게 하는 중요한 기능이다. 회전할 때 회전 속도는 일정한 속도를 유지하며 이때의 속도는 (14) 단추를 선택했을 때 나타나는 도 6의 (4)에서 지정할 수 있다.
수중 탐사/개발체가 움직임에 따라 선수각은 (5)와 (6)에 나타난다. 자동 선수각 제어가 실행되지 않는 경우는 두 값이 함께 변화하며, (13)이 선택되어 자동 선수각 제어가 시작되면, 도 4의 (1)과 같이 Reference가 고정되고 선수각은 이 값을 추종하게 된다. 또한 도 4의 (2)와 같이 자동 선수각 제어가 동작 중임을 나타낸다.
자동 선수각 제어가 동작일 때에 (11)과 (12)을 선택하여 선수각을 조정할 수 있으며 이 변화는 (5)에 반영되고 수중 탐사/개발체는 새로운 명령을 추종하게 된다.
현재 설정된 선수각의 값을 변화할 때 작은 값은 (11)과 (12)를 반복하여 사용할 수 있다. 한편 큰 값이나 다른 값으로 변경하고자 할 때는 (7)에 직접 변화 값을 입력하고, (8) 또는 (9)를 선택함으로서 수중 탐사/개발체를 회전시킬 수 있다.
(11)과 (12)에 의한 명령은 제어기에 단위 입력으로 주어지나, (8)과 (9)로 주어진 명령은 수중 탐사/개발체의 급격한 움직임을 방지하기 위해 미리 주어진 가감속 궤적에 따라 부드럽게 움직인다.
선수각 제어 기능이 실행되는 중에는 도 5의 조이스틱의 명령이 제한된다. 즉 조이스틱을 사용자가 회전 방향으로 조작하여도 명령이 인가되지 않는다. 따라서 조이스틱에 의하여 전후좌우의 명령은 인가되지만 회전 명령은 인가되지 않는다. 이것은 사용자가 불필요한 회전 명령이 인가되는 것을 방지하기 위해 매우 조심스럽게 조이스틱을 조작하는 것에 비하여 매우 편리하고 보다 적은 피로를 유발하게 된다.
실제 작업 중에는 특정한 선수각보다는 화면에 나타나는 물체에 따라 선수각을 변동하는 경우가 많다. 이때 (13)의 선수각 자동 제어 단추를 눌러 자동 제어 기능을 해제하고 선수각을 바꾼 후 다시 (13)을 선택하는 번거로움을 없애기 위해도 5의 조이스틱의 (2) 단추를 이용한다.
선수각 자동 제어가 동작하는 중에 이 (2) 단추를 누르면 누르고 있는 동안 일시적으로 선수각 자동 제어 기능이 해제되며, 누르고 있는 단추를 놓는 순간, 이때의 선수각을 새로운 명령으로 하여 다시 선수각 제어 기능이 복원된다. 이는 (13)의 단추를 반복해서 누른 것과 같은 효과를 갖는다.
앞에서 언급한 바와 같이 자동 선수각 제어가 실행 중에는 조이스틱의 회전 명령은 추진기의 명령으로 전달되지 않는다. 그러나 조이스틱의 회전 명령의 값은 (7)에 나타나며 이때는 회전할 선수각을 의미하게 된다. 조이스틱으로 적절한 회전각을 유지한 다음에 (10)단추를 선택하거나, 도 5의 (3)에 나타난 조이스틱의 오른쪽 단추를 선택하면 지정된 값으로 수중 탐사/개발체를 회전하게 된다. 즉 앞서 설명한 (7)에 지정 선수각을 입력하여 회전하는 것을 대신하는 것이다.
(14)는 자동 제어 알고리즘에 대한 설정을 하는 단추로 도 6에 나타난다. 여 기서는 자동 제어 알고리즘은 기본(Default)로 구성되어 있으며, 추가로 개발된 자동 제어 알고리즘은 필요에 따라 도 6의 (2)를 이용하여 로드할 수 있다. 기본 알고리즘을 다시 로드하는 경우에는 도 6의 (1) 단추를 선택한다.
각 제어 알고리즘은 고유의 제어 계수를 지정하는 화면을 가지고 있으며, 이는 도 6의 (5) 단추를 선택하여 나타나게 할 수 있다. 앞에서 언급한 기본 자동 제어 알고리즘을 사용할 경우 제어 계수 설정을 위한 창은 도 7과 같이 나타난다. 추가로 개발된 자동 제어 알고리즘의 경우 해당하는 제어 계수를 설정하기 위한 창이 나타나며, 이 창은 추가로 개발된 알고리즘에 포함되어 구현된다.
(15)에는 실제 추진기에 인가되는 RPM 명령이나 자동 선수각 제어 중일 때 오차각 등 사용자가 참고 할만한 내부 값을 표시한다.
TRIM 명령은 왼쪽이 좌우 방향의 명령을, 오른쪽이 전후 방향의 명령을 의미한다. 즉, (17)의 -10은 10 RPM으로 수중 탐사/개발체가 왼쪽으로 움직임을 의미하며, 계속 (17)과 (16)의 단추를 조합하여 좌우방향의 추진기에 지정한 RPM 명령을 전달한다. 이 값은 (18)에 나타난다. 전체 값을 한번에 지우기 위해서는 (19)단추를 사용한다.
같은 방법으로 (20) 단추의 +10 RPM은 전진 방향을 의미하며, (20)과 (21) 단추를 조합하여 전후방향의 추진기에 지정한 RPM 명령을 전달한다. 이는 (22)에 나타나며, 값을 지우기 위해서는 (23) 단추를 선택한다.
3.2 심도 또는 고도 자동 제어와 자동 수평 운동 제어
심도 제어는 수중에서 수중 탐사/개발체의 심도를 기준으로 특정 심도를 유지하는 기능이다. 반면 고도 제어는 수중 탐사/개발체의 해저면으로부터의 높이를 기준으로 특정 고도를 유지하는 기능이다. 두 가지의 자동 제어 기능은 매우 유사한 측면이 있으나 기준으로 사용하는 측정값이 다르기 때문에 사용하는 센서가 다르다.
또한 수중 탐사/개발체가 해저면에 다가갈수록 해저면과 충돌에 대한 위험을 감안하여 고도 제어를 하는 것이 적절하다. 반면 고도를 측정하는 센서는 측정 거리의 한계가 있기 때문에 일반적으로 해저면 기준 100m 이내에서 사용한다.
잠수 직후부터 고도 센서의 유효한 범위 전까지는 심도 제어를 이용한다. 일반적으로 심도 센서가 고도 센서에 비하여 출력이 안정적이기 때문에, 고도 센서 측정 범위에서도 심도 센서를 기준으로 고도 센서를 보정하는 방법을 사용한다.
심도 또는 고도 자동 제어는 심도 또는 고도를 유지 하는 기능이다. 여기에는 다음과 같은 기능을 포함한다.
(a) 자동 제어에 의해 지정한 심도 또는 고도를 유지하는 기능
(b) 지정 심도 또는 고도 증감 기능(자동 제어 중 심도 또는 고도 명령 증감)
(c) 지정 심도 또는 고도 변경 지정기능
(d) 자동 심도 또는 고도 제어 설정제한 기능 (급격한 제어 출력 변화 방지를 위함)
(e) 자동 심도 또는 고도 제어 일시해제 기능
(f) 해저면 안착 기능
(g) 조이스틱의 작은 움직임에 반응하지 않도록 하는 조작 명령의 사구간 설정 기능
도 8은 실시예로서 사용자 인터페이스를 나타낸 것이다. 도 8에 대한 설명은 다음과 같다. 아래에서 특별히 도 8의 표기가 없는 것은 도 8에 해당한다.
수직 추진기의 수동 제어는 도 9와 같이 전후로 움직일 수 있는 조이스틱을 사용한다. 이 조이스틱은 사용자가 조작을 중지하여도 원점으로 스스로 되돌아오지 않는다. 따라서 수중의 탐사/개발체에 일정한 추진 명령을 계속하여 전달할 수 있다. 그러나 일정한 추진 명령의 전달이 곧 일정한 심도 또는 고도유지를 의미하지는 않는다. 이를 보장하기 위해서 자동 심도 또는 고도 제어가 필요하다.
수중 탐사/개발체가 잠수를 하기 위해 수직 추진기를 가동해서 잠수를 시작하면, 도 8의 (1)과 (2)에 현재의 심도와 고도가 동시에 나타난다. 심도가 먼저 나타나고 고도는 고도 센서의 유효 범위 안에서만 괄호 안에 표시된다.
자동 심도 또는 고도 제어를 실행하기 위해서는 도 9의 (3)에 나타낸 것과 같이 수동 조작의 추진기 명령이 수직 추진기 안전 구간 명령(여기서는 100RPM으로 설정)보다 작아야 한다.
즉, 수직 추진기 안전 구간 (±100 RPM) 이상의 추진 명령이 전달되고 있는 중에는 자동 제어 상태가 되지 않으며, 조이스틱을 조작하여 수직 추진기 안전 구 간 (±100 RPM) 보다 작은 명령이 전달되는 상태로 만든 후에 자동 심도 또는 고도 제어를 시작할 수 있다.
수직 추진기 명령의 경우 단일 구조에 의하여 수동 조작 명령과 자동 제어 알고리즘에 의한 명령이 더하여 출력하지만, 두 항이 동시에 값을 갖지 않는다. 즉, 반드시 둘 중의 하나는 0값을 갖는다. 따라서 조이스틱이 자동으로 원점에 복귀하지 않는 특징이 있는 상태에서 수동 명령과 자동 제어상태를 서로 전환할 때 매우 큰 추진기 입력이 인가되는 상황이 발생할 수 있다. 이는 운용측면이나 추진기 자체에 손상을 줄 수 있기 때문에 이를 근본적으로 방지하기 위해 수직 추진기 안전구간을 설정하는 것이다.
(7) 단추를 선택하면 심도 제어가, (8) 단추를 선택하면 고도 제어가 실행된다. 자동 심도 제어가 실행되면 (1)과 (2)는 도 10의 (2)의 상태로 변한다. Reference는 Depth로 바뀌고 그 순간의 심도를 목표로 자동 제어를 시작한다. Current 값은 심도와 괄호 안의 고도가 표시된다.
자동 고도 제어의 경우도 도 (3)의 상태로 변화하며, Reference는 Altitude로 바뀌고 그 순간의 고도를 목표로 자동 제어를 시작한다. Current 값은 고도가 먼저 표시되고 괄호 안에 심도가 표시된다. 물론 고도 센서의 값이 유효하지 않은 구간에서는 고도 제어를 시작할 수 없다.
심도 또는 고도 제어가 시작되면 도 11의 (2) 또는 (3)과 같이 단추의 색이 바뀌어 자동 제어 중임을 알린다. 이때 심도 제어에서 고도 제어로 또는 반대로의 전환이 가능하다. 물론 선택된 단추를 다시 선택하면 자동 제어상태를 해제된다.
자동 심도 또는 고도 제어 상태에서 심도 또는 고도의 명령을 변경하여 수중 탐사/개발체가 이를 추종하도록 할 수 있다. (3), (4), (5), (6) 단추를 선택하여 -5, -1, +5, +1의 명령을 변경할 수 있으며, 이 값은 심도 제어의 경우 새로운 심도 명령으로, 고도 제어의 경우는 새로운 고도 명령으로 지정되어 (1)에 나타난다. 위 단추는 반복해서 사용이 가능하다.
보다 먼 수직 이동이 필요한 경우는 자동 제어 상태를 해제하고 조이스틱의 수동 조작으로 수중 탐사/개발체를 새로운 심도 또는 고도에 위치시킨 후, 다시 자동 제어를 선택하게 된다.
이처럼 조이스틱을 이용하여 간편하게 자동 제어 상태를 해제할 수 있다. 자동 제어의 상태에서 조이스틱의 조작하여 수직 추진기 안전 구간을 벗어나게 되면 자동적으로 자동 제어 상태가 해제되며 수동 조작 상태가 된다. 원하는 위치로 이동한 후에 조이스틱을 수직 추진기 안전 구간 안으로 위치하면, 추가 조작 없이 현재의 심도 또는 고도를 기준으로 하여 자동 제어 상태가 복원된다.
외부의 불가피한 상황이 발생하여 심도 또는 고도의 오차가 지정한 범위를 벗어난 경우에는 사용자에게 경보음을 발생함과 동시에 자동 제어 상태를 해제한다.
일반적으로 해저면에 안착하기 위해서는 수동 조작에 의지하거나, 자동 심도 제어상태에서 해저면보다 더 깊은 심도 명령을 줌으로써 가능하다. 그러나 보다 부드럽고 안전한 착륙을 위해서 별도의 안전 착륙 기능을 두었다.
수중 탐사/개발체가 해저면 수m 정도 위에서 자동 심도 또는 고도 제어 상태의 안정한 상태에 있다고 가정할 때, (9) 단추를 선택하면 현재 수직추진기에 전달하는 RPM 명령에 안전 착륙 명령 RPM (여기서는 50 RPM으로 설정)을 더하여 착륙을 시도한다.
해저면에 도착하여 심도가 더 이상 증가하지 않는 상태가 되면 인가하였던 안전 착륙 명령의 80%를 감하여 수직 추진기를 구동한다. 이 상태는 자동 제어 상태가 아닌 상수값을 인가하는 일종의 TRIM 명령과 유사한 상태가 되는 것이다. 이때 조이스틱을 다시 조작하거나, (9) 단추를 다시 선택하면 추진기 명령은 0이 되며, 수동 조작 상태로 돌아간다.
(10)은 자동 제어 알고리즘에 대한 설정을 하는 단추로 도 12에 나타난다. 자동 선수각 제어의 경우와 마찬가지로 자동 제어 알고리즘은 기본(Default)으로 구성되어 있으며, 추가로 개발된 제어 알고리즘은 필요에 따라 도 12의 (2)를 이용하여 로드할 수 있다. 기본 알고리즘을 다시 로드하는 경우에는 도 12의 (1)단추를 선택한다. 각 제어 알고리즘은 고유의 제어 계수를 지정하는 화면을 가지고 있으며, 이는 자동 선수각 제어에서 설명한 것과 동일하다.
자동 수평면 운동 제어는 자동 선수각 제어와 자동 심도 또는 고도 제어에 의하여 수중 탐사/개발체가 수중에 머물러 있는 상태에서 해저면을 기반으로 전후, 좌우 지정한 거리만큼 자동으로 이동하는 기능이다. 이를 위해 해저면을 기준으로 수중 탐사/개발체의 움직임(속도)를 측정하는 센서인 도플러 속도 기록계(DVL)가 필요하다.
자동 수평면 운동 제어가 가능한 경우에 (19)이 노란색(또는 다른 색도 가능)으로 바뀌며, (13) - (18) 까지의 단추 선택이 가능해진다. (18) 단추를 선택하면 외부의 영향에 관계없이 현재 위치를 그대로 유지한다. (17)은 이를 해지하는 역할을 한다. (12)에는 한번에 이동할 거리를 지정하며, 기본값으로 1m가 사용된다.
(13) - (16) 단추를 선택하여 전후좌우 운동의 명령을 줄 수 있다. 원하는 위치로 이용한 후에는 자동적으로 (18) 단추를 선택한 것과 같이 현재 위치를 유지한다. 자동 이동 중에 긴급히 기능을 종료하거나, 현재 위치를 유지하는 기능을 종료하기 위해서는 (17) 단추를 선택한다.
현재 위치를 유지하는 중에 또는 자동 수평면 운동 중에 미리 지정한 위치 오차를 만족할 수 없는 경우는 사용자에게 경보를 발생하고 자동 수평면 운동 제어를 종료한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템의 소프트웨어 구성을 나타내고 있다.
도 2는 본 발명에 따른 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템의 사용자 인터페이스의 예를 나타내고 있다.
도 3은 선수각 자동 제어와 TRIM 명령을 위한 GUI를 나타내고 있다.
도 4는 선수각 자동 제어 설정에 따른 화면 변화를 나타내고 있다.
도 5는 전후, 좌우, 회전운동 명령을 위한 조이스틱의 구동을 나타내고 있다.
도 6은 도 3에서 'Setup' 단추를 선택했을 때 생성되는 화면을 나타내고 있다.
도 7은 도 6에서 'Parameter Setup' 단추를 선택했을 때 생성되는 화면을 나타내고 있다.
도 8은 자동 심도 또는 고도 제어와 자동 수평 운동 제어를 위한 GUI를 나타내고 있다.
도 9는 수직 운동 명령을 위한 조이스틱의 구동을 나타내고 있다.
도 10은 자동 심도 또는 고도 제어 설정에 따른 화면 변화를 나타내고 있다.
도 11은 자동 심도 또는 고도 제어 설정 단추의 변화(활성화 상태)를 나타내고 있다.
도 12는 도 8에서 'Setup' 단추를 선택했을 때 생성되는 화면을 나타내고 있 다.

Claims (20)

  1. 수중에서 운항 중인 수중 탐사/개발체를 수상에서 원격으로 제어하기 위한 시스템으로서,
    사용자가 수중 탐사/개발체에 장착된 영상 카메라를 통해 전송된 영상을 보고 현재 작동 중인 수중 탐사/개발체의 운항 상태를 확인할 수 있도록 하는 영상 화면;
    사용자가 터치스크린 및 터치스크린에 대응하는 독립된 버튼을 이용한 패널을 사용하여 수중 탐사/개발체를 자동으로 원격 제어할 수 있도록 하는 제어기 화면; 및
    사용자가 전후, 좌우, 회전 등 3방향 운동 제어 기능을 갖는 1개의 조이스틱 및 상하의 1방향 운동 제어 기능을 갖는 또 다른 1개의 조이스틱 등 총 2개의 조이스틱을 사용하여 수중 탐사/개발체의 4방향 운동을 직접 수동으로 원격 제어할 수 있도록 하는 조이스틱
    을 포함하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템은,
    상기 수중 탐사/개발체의 수동 및 자동 제어를 위하여, 조이스틱 조작에 의한 수동 명령과, 화면에서 설정된 TRIM 명령과, 자동 제어 알고리즘에 의하여 생성 된 자동 제어 명령 등 세 가지로 구성된 명령을 상기 수중 탐사/개발체로 전송하되,
    상기 자동 제어 명령은 자동 제어 기능이 설정됨으로써 이전의 수동 조작 상태에 자연히 더하여져 상기 수중 탐사/개발체의 추진기를 자동으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템은,
    상기 수중 탐사/개발체를 수동 및 자동으로 제어하기 위한 명령을 상기 수중 탐사/개발체에 전송하기 위한 소프트웨어를 장착하되, 상기 소프트웨어는 상기 수중 탐사/개발체의 수동제어 및 자동제어에 따라 그 구조가 변화하지 않고 단일 구조에서 모든 동작을 처리하는 소위 일원화된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 자동 제어 알고리즘은,
    상기 수중 탐사/개발체의 운동 중 언제라도 설정과 해지가 가능하되 이의 효과적인 운영을 위해 사용자 인터페이스가 함께 사용되고, 외부의 예측하기 어려운 영향에 의하여 자동 제어 기능이 성능을 발휘하지 못하는 상황이 발생할 경우에는 안전을 위해 자동으로 경고를 발생하고 그 기능을 스스로 중지하며, 상기 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템 전체의 시스템을 관할하는 소프트웨어와는 별도로 구성되어 결합하는 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템.
  5. 수중에서 운항 중인 수중 탐사/개발체를 수상에서 원격으로 제어하기 위한 시스템으로서, 사용자가 수중 탐사/개발체에 장착된 영상 카메라를 통해 전송된 영상을 보고 현재 작동 중인 수중 탐사/개발체의 운항 상태를 확인할 수 있도록 하는 영상 화면; 사용자가 터치스크린 및 터치스크린에 대응하는 독립된 버튼을 이용한 패널을 사용하여 수중 탐사/개발체를 자동으로 원격 제어할 수 있도록 하는 제어기 화면; 및 사용자가 전후, 좌우, 회전 등 3방향 운동 제어 기능을 갖는 1개의 조이스틱 및 상하의 1방향 운동 제어 기능을 갖는 또 다른 1개의 조이스틱 등 총 2개의 조이스틱을 사용하여 수중 탐사/개발체의 4방향 운동을 직접 수동으로 원격 제어할 수 있도록 하는 조이스틱을 포함하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템에 있어서,
    지정 선수각 유지 기능과, 지정 선수각 증감 기능과, 지정 선수각 재지정 기능과, 자동 선수각 제어 일시 해제 기능과, 조이스틱 회전 명령 차단 기능과, 시계/반시계 방향 회전 기능과, 조이스틱의 작은 움직임에 반응하지 않도록 하는 조작 명령의 사구간 설정 기능을 포함하여 이루어지는 선수각 자동 제어 기능이 제어기 화면상의 사용자 인터페이스를 통하여 실현되는 것을 특징으로 하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는,
    상기 수중 탐사/개발체의 회전 속도를 일정하게 유지할 수 있도록 하되, 이때의 속도는 'Setup' 단추를 선택했을 때 새롭게 나타나는 후속 인터페이스 상에서 사용자가 임의로 지정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는,
    상기 수중 탐사/개발체가 움직임에 따라 상기 수중 탐사/개발체의 선수각을 'Reference' 창 및 'Current' 창에 각각 계수하여 나타내되, 선수각 자동 제어 기능이 실행되지 않는 경우에는 두 개의 창에 표시된 값이 함께 변화하며, 선수각 자동 제어 기능이 실행되는 경우에는 'Reference' 창에 표시된 값은 고정되고 'Current' 창에 표시된 값은 현재의 선수각을 계속적으로 나타내면서 'Reference' 창에 표시된 값을 추종하게 되는 것을 특징으로 하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템.
  8. 제 5 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는,
    사용자가 선수각 자동 제어 기능이 실행되는 상태에서도 선수각 증감 단추를 선택하여 선수각을 조정할 수 있도록 하되 이 경우의 선수각 변화는 'Reference' 창에 반영되어 상기 수중 탐사/개발체가 곧바로 새로운 명령을 추종하도록 하며, 만약 사용자가 상기 수중 탐사/개발체의 선수각을 대폭 조정하고자 하는 경우에는 사용자가 직접 원하는 선수각 수치를 입력할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는,
    선수각 자동 제어 기능이 실행되는 중에는, 조이스틱에 의한 전후좌우 이동 명령은 상기 수중 탐사/개발체의 추진기의 명령으로 인가되도록 하되, 조이스틱에 의한 회전 명령은 상기 수중 탐사/개발체의 추진기의 명령으로 인가되지 않도록 하며,
    선수각 자동 제어 기능이 실행되는 중에 사용자가 조이스틱의 특정 단추를 누르면 누르고 있는 동안 일시적으로 선수각 자동 제어 기능이 해제되며, 사용자가 누르고 있던 단추를 놓는 순간 이때의 선수각을 새로운 명령으로 하여 다시 선수각 자동 제어 기능이 복원되도록 하는 것을 특징으로 하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는,
    선수각 자동 제어 기능이 실행되는 중에는 조이스틱에 의한 회전 명령이 상기 수중 탐사/개발체의 추진기의 명령으로 인가되지 않도록 하지만, 조이스틱에 의한 회전 명령의 값은 상기 수중 탐사/개발체가 회전해야 할 선수각을 사용자가 지정한 것으로서 화면상에 표시하며, 사용자가 조이스틱으로 회전각을 유지한 다음에 조이스틱의 특정 단추를 선택하면 지정된 값으로 상기 수중 탐사/개발체를 회전시키는 것을 특징으로 하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는,
    사용자가 'Setup' 단추를 선택했을 때 새롭게 나타나는 후속 인터페이스 상에서 자동 제어 알고리즘에 대한 설정을 임의로 할 수 있도록 하되 후속 인터페이스 상에서 현출되는 'Parameter Setup' 단추를 선택하여 자동 제어 알고리즘 고유의 제어 계수(Parameter)를 임으로 지정할 수 있도록 하며,
    사용자가 추가로 개발한 자동 제어 알고리즘을 로드할 수 있도록 하는 한편, 언제든지 특정 단추를 이용하여 자동 제어 알고리즘을 초기의 기본(Default) 상태로 복귀시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는,
    사용자가 상기 수중 탐사/개발체에 대하여 TRIM 명령을 내릴 수 있는 화면을 별도로 구비하되, 화면상 왼쪽에는 좌우 방향의 명령을 내릴 수 있는 단추를 오른쪽에는 전후 방향의 명령을 내릴 수 있는 단추를 배치함으로써(그 역의 경우도 가능함), 사용자가 왼쪽 및 오른쪽의 단추를 조합하여 좌우 방향 및 전후 방향의 추진기에 대하여 원하는 RPM 명령을 전달할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템.
  13. 수중에서 운항 중인 수중 탐사/개발체를 수상에서 원격으로 제어하기 위한 시스템으로서, 사용자가 수중 탐사/개발체에 장착된 영상 카메라를 통해 전송된 영상을 보고 현재 작동 중인 수중 탐사/개발체의 운항 상태를 확인할 수 있도록 하는 영상 화면; 사용자가 터치스크린 및 터치스크린에 대응하는 독립된 버튼을 이용한 패널을 사용하여 수중 탐사/개발체를 자동으로 원격 제어할 수 있도록 하는 제어기 화면; 및 사용자가 전후, 좌우, 회전 등 3방향 운동 제어 기능을 갖는 1개의 조이스틱 및 상하의 1방향 운동 제어 기능을 갖는 또 다른 1개의 조이스틱 등 총 2개의 조이스틱을 사용하여 수중 탐사/개발체의 4방향 운동을 직접 수동으로 원격 제어할 수 있도록 하는 조이스틱을 포함하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템에 있어서,
    자동 제어에 의해 지정한 심도 또는 고도를 유지하는 기능과, 자동 제어 중에 심도 또는 고도 명령을 증감시키는 기능과, 지정된 심도 또는 고도의 변경 지정 기능과, 자동 심도 또는 고도 제어 설정 제한 기능과, 자동 심도 또는 고도 제어 일시 해제 기능과, 해저면 안착 기능과, 조이스틱의 작은 움직임에 반응하지 않도록 하는 조작 명령의 사구간 설정 기능을 포함하여 이루어지는 심도 또는 고도 자동 제어 기능이 제어기 화면상의 사용자 인터페이스를 통하여 실현되는 것을 특징으로 하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는,
    상기 수중 탐사/개발체가 잠수를 하기 위해 수직 추진기를 가동해서 잠수를 시작하면, 상기 수중 탐사/개발체의 심도 또는 고도를 'Reference' 창 및 'Current' 창에 각각 계수하여 나타내되, 심도 또는 고도 자동 제어 기능이 실행되지 않는 경우에는 두 개의 창에 표시된 값이 함께 변화하며, 심도 또는 고도 자동 제어 기능이 실행되는 경우에는 'Reference' 창에 표시된 값은 고정되고 'Current' 창에 표시된 값은 현재의 심도 또는 고도를 계속적으로 나타내면서 'Reference' 창에 표시된 값을 추종하게 되는 것을 특징으로 하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는,
    사용자가 'Auto Depth' 단추를 선택하면 심도 자동 제어 기능을 'Auto Altitude' 단추를 선택하면 고도 자동 제어 기능을 개별적으로 실행하되, 사용자가 'Auto Depth' 단추와 'Auto Altitude' 단추를 번갈아 가며 선택함으로써 심도 자동 제어에서 고도 자동 제어로 또는 그 반대로 전환할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는,
    사용자가 상기 수중 탐사/개발체의 심도 또는 고도를 소폭 조정하고자 하는 경우에는 한번 누를 때 상기 수중 탐사/개발체의 심도 또는 고도가 일정 수치만큼만 증감되도록 미리 설정되어 있는 심도 또는 고도 증감 단추를 반복적으로 사용할 수 있도록 하고,
    사용자가 상기 수중 탐사/개발체의 심도 또는 고도를 대폭 조정하고자 하는 경우에는 자동 제어 상태를 해제하고 조이스틱의 수동 조작으로 상기 수중 탐사/개발체를 새로운 심도 또는 고도에 위치시킨 후 다시 자동 제어를 선택할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는,
    사용자가 자동 제어 상태에서 조이스틱을 조작하여 수직 추진기 안전 구간을 벗어나게 되면 자동적으로 자동 제어 상태를 해제하고 수동 조작 상태가 되며, 사 용자가 원하는 위치로 이동한 후에 조이스틱을 조작하여 수직 추진기 안전 구간 안으로 위치하게 되면 자동적으로 자동 제어 상태로 복원되는 것을 특징으로 하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는,
    조이스틱의 수동 조작에 따른 추진기 명령이 수직 추진기 안전 구간 명령보다 작은 상태에서만 자동 심도 또는 고도 제어를 실행하되, 만약 외부의 불가피한 상황이 발생하여 심도 또는 고도의 오차가 지정한 범위를 벗어나는 경우에는 사용자에 대하여 경보음을 발생함과 동시에 자동 제어 상태를 해제하는 것을 특징으로 하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는,
    사용자가 'Soft Landing' 단추를 선택하면 현재 수직 추진기에 전달하는 RPM 명령에 안전 착륙 명령 RPM을 더하여 상기 수중 탐사/개발체의 착륙을 시도하며, 상기 수중 탐사/개발체가 해저면에 도착하여 더 이상 심도가 증가하지 않는 상태가 되면 인가하였던 안전 착륙 명령의 80%를 감하여 수직 추진기를 구동시키는 것을 특징으로 하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는,
    상기 수중 탐사/개발체의 자동 수평면 운동 제어가 가능하도록 하는 화면을 별도로 구비하되, 상기 수중 탐사/개발체가 외부의 영향에 관계없이 현재 위치를 그대로 유지하도록 하는 단추 및 이를 해지하는 단추와, 상기 수중 탐사/개발체가 한번에 이동할 거리를 지정하는 단추를 포함하여 이루어지며,
    상기 수중 탐사/개발체가 현재 위치를 유지하는 경우 또는 자동 수평면 운동 중에 미리 지정한 위치 오차를 만족할 수 없는 경우에는 사용자에 대하여 경보를 발생하고 자동 수평면 운동 제어를 종료하는 것을 특징으로 하는 수중 탐사/개발체의 수동/자동 복합 제어시스템.
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