KR101994588B1 - 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 장치 및 그 방법 - Google Patents

수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 장치 및 그 방법 Download PDF

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유선철
김태식
송석용
조한길
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포항공과대학교 산학협력단
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Abstract

수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 장치 및 그 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 장치는 수중 로봇에 결합되는 유압식 매니플레이터의 복수의 관절 링크 각각을 연결하는 관절 조인트에 구비되어 수압을 측정하는 복수 개의 압력계; 수중 로봇의 베이스 프레임에 결합되는 제1관절 링크에 구비되어 매니플레이터의 요(yaw) 각도를 측정하는 컴퍼스; 및 각 관절 링크의 양단의 수압차에 따라 각 관절 링크의 수직 변위량을 산출하고, 각 관절 링크의 수직 변위량 및 길이, 및 측정된 요 각도에 따라 매니플레이터의 최종단 관절 링크에 구비된 엔드 이펙터의 위치를 산출하는 단부 위치 산출부;를 포함한다.

Description

수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 장치 및 그 방법{Apparatus for estimating position of hydraulic manipulator of underwater robot and method thereof}
본 발명은 수중 로봇의 유압식 매니플레이터에 관한 것으로, 특히, 수중 작업을 위해 수중 로봇에 결합되는 유압식 매니플레이터의 위치 및 회전각을 추정할 수 있는 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 연구 목적의 수중 로봇들은 수중에서 인간이 직접 수행하기 곤란한 다양한 환경에서 다양한 목적에 따라 여러 가지 임무들을 수행한다. 이때, 임무 수행 중 외부 환경과의 접촉과 더불어 복잡한 작업을 수행하기 위해서 매니플레이터를 주로 사용한다.
여기서, 매니플레이터는 크게 전기식과 유압식으로 나눌 수 있다. 특히, 상당한 힘이 요구되는 거친 환경의 수중 작업에는 전기식보다 페이로드(Payload)가 월등한 유압식 매니플레이터가 많이 사용된다.
한편, 극한 환경에서 이루어지는 수중 작업의 특성상 무인화에 대한 요구가 상당히 높다. 이때, 전자동으로 매니플레이터를 제어하기 위해서는 기본적으로 그 위치를 실시간으로 추정할 수 있어야 한다, 이를 위한 방법으로 회전식 엔코더를 사용한 회전 변화량 계측 방법과 카메라를 이용한 방법이 있다.
그러나 회전 변화량을 계측하는 방법은 유압식 매니플레이터에 적합하지 않고, 카메라를 이용한 방법은 탁한 수중 환경에서 시야확보가 곤란하므로 그 사용이 제한적이다.
KR 2015-0041346 A
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 시야 확보가 곤란한 탁한 수중 환경에서 수압차를 이용하여 유압식 매니플레이터의 엔드 이펙터의 위치를 추정할 수 있는 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 수중 로봇에 결합되는 유압식 매니플레이터의 복수의 관절 링크 각각을 연결하는 관절 조인트에 구비되어 수압을 측정하는 복수 개의 압력계; 수중 로봇의 베이스 프레임에 결합되는 제1관절 링크에 구비되어 상기 매니플레이터의 요(yaw) 각도를 측정하는 컴퍼스; 및 상기 각 관절 링크의 양단의 수압차에 따라 상기 각 관절 링크의 수직 변위량을 산출하고, 상기 각 관절 링크의 수직 변위량 및 길이, 및 상기 측정된 요 각도에 따라 상기 매니플레이터의 최종단 관절 링크에 구비된 엔드 이펙터의 위치를 산출하는 단부 위치 산출부;를 포함하는 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 장치가 제공된다.
일 실시예에서, 상기 단부 위치 산출부는 상기 각 관절 링크의 양단의 수압차 및 물의 비중량에 따라 해당 관절 링크의 일측에 구비된 관절 조인트의 수직 변위량을 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 단부 위치 산출부는 상기 제1관절 링크의 길이 및 상기 각 관절 조인트의 수직 변위량을 합산하여 상기 베이스 프레임으로부터 상기 엔드 이펙터까지의 전체 높이를 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 단부 위치 산출부는 상기 산출된 각 관절 조인트의 수직 변위량에 대한 해당 관절 링크의 길이의 비에 따라 해당 관절 링크의 피치(pitch) 각도를 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 단부 위치 산출부는 상기 산출된 해당 관절 링크의 피치 각도와 해당 관절 링크의 길이를 기초로 해당 관절 링크의 수평 거리 변위량을 산출하고, 상기 산출된 해당 관절 링크의 수평 거리 변위량을 합산하여 상기 베이스 프레임으로부터 상기 엔드 이펙터까지의 전체 수평 거리를 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 단부 위치 산출부는 상기 측정된 요 각도와 상기 산출된 전체 수평 거리를 기초로 상기 엔드 이펙터의 수평 방향에 대한 위치를 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 장치는 상기 최종단 관절 링크의 임의의 위치로부터 일정거리 이격되어 오프셋되게 배치되어 수압을 측정하는 오프셋 압력계; 및 상기 최종단 관절 링크의 일측에 대한 상기 오프셋 압력계의 수직 변위량과 수직 방향 대한 위치의 상관관계에 따라 상기 최종단 관절 링크에 대한 롤(roll) 각도를 산출하는 회전량 산출부;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 회전량 산출부는 상기 오프셋 압력계의 수직 변위량, 상기 최종단 관절 링크의 피치 각도, 상기 최종단 관절 링크에서 상기 엔드 이펙터의 반대 측에서 상기 임의의 위치까지의 길이, 및 상기 최종단 관절 링크로부터 상기 오프셋 압력계까지의 오프셋 거리를 기초로 상기 최종단 관절 링크에 대한 롤 각도를 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 회전량 산출부는 상기 오프셋 압력계에서 측정된 수압과 상기 최종단 관절 링크에서 상기 엔드 이펙터의 반대 측의 수압의 차이 및 물의 비중량에 따라 상기 오프셋 압력계의 수직 변위량을 산출할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 수중 로봇에 결합되는 매니플레이터의 복수의 관절 링크 각각을 연결하는 관절 조인트에 구비되는 복수 개의 압력계로부터 수압을 측정하는 단계; 수중 로봇의 베이스 프레임에 결합되는 제1관절 링크에 구비되는 컴퍼스로부터 상기 매니플레이터의 요 각도를 측정하는 단계; 및 상기 각 관절 링크의 양단의 수압차에 따라 상기 각 관절 링크의 수직 변위량을 산출하고, 상기 각 관절 링크의 수직 변위량 및 길이, 및 상기 측정된 요 각도에 따라 상기 매니플레이터의 최종단 관절 링크에 구비된 엔드 이펙터의 위치를 산출하는 단계;를 포함하는 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 방법이 제공된다.
일 실시예에서, 상기 위치를 산출하는 단계는, 각 관절 링크의 양단의 수압차 및 물의 비중량에 따라 해당 관절 링크의 일측에 구비된 관절 조인트의 수직 변위량을 산출하는 제1산출 단계; 상기 산출된 각 관절 조인트의 수직 변위량에 대한 해당 관절 링크의 길이의 비에 따라 해당 관절 링크의 피치 각도를 산출하는 제2산출 단계; 및 상기 산출된 해당 관절 링크의 피치 각도와 해당 관절 링크의 길이를 기초로 해당 관절 링크의 수평 거리 변위량을 산출하는 제3산출 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1산출 단계는 상기 제1관절 링크의 길이 및 상기 각 관절 조인트의 수직 변위량을 합산하여 상기 베이스 프레임으로부터 상기 엔드 이펙터까지의 전체 높이를 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제3산출 단계는 상기 산출된 해당 관절 링크의 수평 거리 변위량을 합산하여 상기 베이스 프레임으로부터 상기 엔드 이펙터까지의 전체 수평 거리를 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 위치를 산출하는 단계는 상기 측정된 요 각도와 상기 산출된 전체 수평 거리를 기초로 상기 엔드 이펙터의 수평 방향에 대한 위치를 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 방법은 상기 최종단 관절 링크의 임의의 위치로부터 일정거리 이격되어 오프셋되게 배치되는 오프셋 압력계에 의해 수압을 측정하는 단계; 및 상기 최종단 관절 링크의 일측에 대한 상기 오프셋 압력계의 수직 변위량과 수직 방향에 대한 위치의 상관관계에 따라 상기 최종단 관절 링크에 대한 롤 각도를 산출하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 장치 및 그 방법은 유압식 매니플레이터의 관절 링크의 양단 수압차를 이용하여 수직 변위량을 산출하여 엔드 이펙터의 위치를 추정함으로써, 수중 로봇에 결합된 매니플레이터의 엔드 이펙터의 위치 및 회전량을 추정할 수 있으므로 시야 확보가 곤란한 탁한 수중 환경에서도 정확하게 엔드 이펙터의 위치 및 회전량을 추정할 수 있다.
또한, 본 발명은 관절 링크의 양단 수압차 및 요 각도만을 이용하여 엔드 이펙터의 위치를 산출함으로써, 매니플레이터의 격한 움직임이 동반되는 작업시 대량의 기포가 발생하거나 흙먼지가 발생하는 등의 다양한 환경적인 제약에서도 매니플레이터의 위치를 정확하게 추정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 장치의 블록도,
도 3은 도 2의 압력계, 컴퍼스 및 오프셋 압력계가 매니플레이터에 배치되는 위치를 도시한 개략적 사시도,
도 4는 도 2의 연산부가 매니플레이터의 위치를 산출하는 원리를 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 2의 연산부가 엔드 이펙터의 회전량을 산출하는 원리를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 방법의 순서도, 그리고,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 회전량 추정 방법의 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 매니플레이터의 위치 추정 장치를 보다 상세히 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 장치의 블록도이며, 도 3은 도 2의 압력계, 컴퍼스 및 오프셋 압력계가 매니플레이터에 배치되는 위치를 도시한 개략적 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 수중 로봇의 매니플레이터(10)에 관한 것으로, 매니플레이터(10)는 복수 개의 관절 링크(11~14) 및 엔드 이펙터(15)를 포함한다. 여기서, 매니플레이터(10)는 수중 작업에 적합한 유압식일 수 있다.
제1관절 링크(11)는 매니플레이터(10)의 일측으로서 수중 로봇의 베이스 프레임에 결합된다. 이때, 제1관절 링크(11)가 결합되는 베이스 프레임은 수중 로봇의 위치를 인식하기 위한 위치 센서가 배치된다. 따라서 매니플레이터(10)의 위치는 수중 로봇의 미리 알려진 위치, 즉, 베이스 프레임을 기준으로 추정될 수 있다.
복수 개의 관절 링크(12~14)는 제1관절 링크(11)와 엔드 이펙터(15) 사이에 구비될 수 있다. 여기서, 제1관절 링크(11)와 엔드 이펙터(15) 사이에는 3개의 관절 링크(11~14)가 구비되는 것으로 도시되고 설명되지만 관절 링크의 수에 특별히 한정되지 않는다.
이때, 각각의 복수 개의 관절 링크(11~14) 및 엔드 이펙터(15)는 관절 조인트(J1~J4)를 통하여 회전가능하게 연결된다. 즉, 관절 조인트(J1~J4)는 복수 개의 관절 링크(11~14) 및 엔드 이펙터(15)의 일측에 대한 회전축으로서 기능한다.
엔드 이펙터(15)는 매니플레이터(10)의 타측으로서 실질적으로 작업을 수행하는 것일 수 있다. 여기서, 엔드 이펙터(15)는 집계 형태로 도시되었지만 이에 한정되지 않고 매니플레이터(10)의 작업 목적에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있다.
본 발명은 이와 같은 유압식 매니플레이터(10)를 전자동으로 제어하기 위해 매니플레이터(10)의 위치를 추정하기 새로운 방안을 제공한다. 특히, 종래의 유압식 매니플레이터(10)의 위치 추정 방안으로는 불가능한 탁한 수중 환경에서 매니플레이터(10)의 위치를 추정하기 위해 각 관절 링크(11~14)를 연결하는 관절 조인트(J1~J4)에 압력계를 구비함으로써 매니플레이터(10)의 정확한 위치를 추정한다. 즉, 본 발명은 각 관절 조인트(J1~J4)에 설치된 압력계의 측정 데이터를 이용하여 수중 로봇에 결합되는 매니플레이터(10)의 위치를 추정할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 매니플레이터의 위치 추정 장치(100)는 압력계(110), 컴퍼스(120) 및 연산부(140)를 포함한다.
압력계(110)는 실시간으로 수압을 측정하기 위한 것으로 복수 개의 관절 링크(11~14)의 양단에 구비된다. 이때, 압력계(110)는 복수 개의 관절 링크(11~14)에 따라 복수 개로 구비될 수 있다.
도 3을 참조하면, 복수의 압력계(110-1~110-4)는 복수 개의 관절 링크(11~14) 및 엔드 이펙터(15)를 각각 연결하는 관절 조인트(J1~J4)에 구비된다. 여기서, 복수의 압력계(110-1~110-4)는 관절 조인트(J1~J4)의 중심부에 구비될 수 있다. 이때, 복수의 압력계(110-1~110-4)는 실시간으로 복수 개의 관절 조인트(J1~J4)의 깊이에 따른 수압을 측정할 수 있다.
컴퍼스(120)는 매니플레이터(10)의 요(yaw) 각도를 측정한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 컴퍼스(120)는 수중 로봇의 베이스 프레임에 결합되는 제1관절 링크(11)에 구비된다. 이때, 컴퍼스(120)는 측정 오차를 최소화하기 위해 제1관절 링크(11)의 중심축 상에 구비될 수 있다.
여기서, 매니플레이터(10)는 복수 개의 관절 조인트(J1~J4)에 구비된 복수의 압력계(110-1~110-4)에 의해 후술하는 바와 같이 복수 개의 관절 링크(11~14)의 피치 각도를 산출할 수 있지만, 요 방향의 움직임은 이로부터 산출하지 못한다. 따라서 본 발명은 컴퍼스(120)를 이용하여 매니플레이터(10)의 요 각도(θ0)를 측정할 수 있다.
연산부(140)는 복수의 압력계(110-1~110-4)로부터 측정된 수압(P1~P4) 및 컴퍼스(120)에서 측정된 요 각도(θ0)를 기반으로 매니플레이터(10)의 위치를 추정하기 위한 것으로 단부 위치 산출부(142)를 포함할 수 있다. 여기서, 연산부(140)는 수중 로봇에 구비될 수 있다.
단부 위치 산출부(142)는 복수 개의 관절 링크(11~14) 양단의 수압차에 따라 각 관절 링크(11~14)의 수직 변위량을 산출하고, 각 관절 링크(11~14)의 수직 변위량 및 길이, 컴퍼스(120)에서 측정된 요 각도에 따라 매니플레이터(10)의 최종단 관절 링크(14)에 구비된 엔드 이펙터(15)의 위치를 산출한다.
도 4는 도 2의 연산부가 매니플레이터의 위치를 산출하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 매니플레이터(10)의 복수 개의 관절 링크(12~14)의 위치에 따라 수압차가 발생하고, 이는 각 관절 링크(12~14)의 수직 변위의 차이를 의미한다. 여기서, 복수 개의 관절 링크(12~14)의 길이(L1~L3)는 미리결정된 것이므로 매니플레이터(10)의 각 관절 조인트(J1~J4)의 위치를 정확하게 추정할 수 있고, 나아가 엔드 이펙터(15)의 회전량을 계산할 수 있다.
이때, 제1관절 링크(11)는 매니플레이터(10)를 베이스 프레임(B)에 결합하기 위한 것으로, 베이스 프레임(B)로부터 일정 길이(L0)로 수직하게 배치될 수 있다.
단부 위치 산출부(142)는 각 관절 링크(12~14)의 양단의 수압차 및 몰의 비중량에 따라 해당 관절 링크의 일측에 구비된 관절 조인트(J1~J4)의 수직 변위량(Δl1~Δl3)을 산출할 수 있다.
일례로, 제1길이(L1)를 갖는 관절 링크(12)에 대하여, 그 양단에 구비된 조인트(J1)에서의 수압(P1)과 조인트(J2)에서의 수압(P2)의 차이는 해당 관절 링크(12)의 수직 변위량(Δl1)으로 나타난다. 따라서 단부 위치 산출부(142)는 하기의 수학식 1에 따라 각 관절 조인트(J1~J3)의 수직 변위량(Δl1~Δl3)을 산출할 수 있다.
Figure 112018059440296-pat00001
Figure 112018059440296-pat00002
Figure 112018059440296-pat00003
여기서, γ는 물(매질)의 비중량이고, P1 내지 P4는 복수의 압력계(110-1~110-4)에서 측정된 각 관절 조인트(J1~J4)에서 수압이다.
이때, 단부 위치 산출부(142)는 각 관절 링크(12~14)의 길이(L1~L3)가 일정하므로 각 관절 조인트(J1~J4)의 수직 변위량(Δl1~Δl3)만으로 해당 관절 링크의 피치 각도(θ1~θ3)를 산출할 수 있다. 즉, 단부 위치 산출부(142)는 산출된 각 관절 조인트(J2~J4)의 수직 변위량(Δl1~Δl3)에 대한 해당 관절 링크의 길이(L1~L3)의 비에 따라 해당 관절 링크의 피치 각도(θ1~θ3)를 산출할 수 있다.
일례로, 관절 링크(12)에 대하여, 그 길이(L1) 및 수직 변위량(Δl1)을 알면 해당 관절 링크(12)의 피치 각도(θ1)를 산출할 수 있다. 따라서 단부 위치 산출부(142)는 하기의 수학식 2에 따라 각 관절 링크(12~14)의 피치 각도(θ1~θ3)를 산출할 수 있다.
Figure 112018059440296-pat00004
Figure 112018059440296-pat00005
Figure 112018059440296-pat00006
여기서, L1 내지 L3은 관절 링크(12~14) 각각의 길이이다.
또한, 단부 위치 산출부(142)는 제1관절 링크(11)의 길이(L0) 및 각 관절 조인트(J1~J4)의 수직 변위량(Δl1~Δl3)을 합산하여 베이스 프레임(B)으로부터 엔드 이펙터(15)까지의 전체 높이(Ze)를 산출할 수 있다. 일례로, 단부 위치 산출부(142)는 하기의 수학식 3에 따라 엔드 이펙터(15)의 전체 높이(Ze)를 산출할 수 있다.
Figure 112018059440296-pat00007
또한, 단부 위치 산출부(142)는 산출된 해당 관절 링크(12~14)의 피치 각도(θ1~θ3)와 해당 관절 링크의 길이(L1~L3)를 기초로 해당 관절 링크의 수평 거리 변위량을 산출할 수 있다. 이때, 단부 위치 산출부(142)는 하기의 수학식 4와 같이 산출된 해당 관절 링크의 수평 거리 변위량을 합산하여 베이스 프레임(B)으로부터 엔드 이펙터(15)까지의 전체 수평 거리(Le)를 산출할 수 있다.
Figure 112018059440296-pat00008
또한, 단부 위치 산출부(142)는 컴퍼스(120)로부터 측정된 요 각도(θ0)와 산출된 전체 수평 거리(Le)를 기초로 엔드 이펙터(15)의 수평 방향에 대한 위치(Xe, Ye)를 산출할 수 있다. 일례로, 단부 위치 산출부(142)는 하기의 수학식 5에 따라 엔드 이펙터(15)의 수평 방향에 대한 위치(Xe, Ye)를 산출할 수 있다.
Figure 112018059440296-pat00009
따라서 단부 위치 산출부(142)는 하기의 수학식 6에 따라 엔드 이펙터(15)의 위치 벡터(Pe)를 산출할 수 있다.
Figure 112018059440296-pat00010
한편, 본 발명의 실시예에 따른 매니플레이터의 위치 추정 장치(100)는 오프셋 압력계(130)를 더 포함할 수 있다. 이때, 연산부(140)는 회전량 산출부(144)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 엔드 이펙터(15)의 보다 구체적인 운동을 제어하기 위해서는 엔드 이펙터(15)의 회전각도를 추정하는 것이 요구된다. 이를 위해, 본 발명은 최종단 관절 링크(14)의 축에 일정거리(R)이격되어 오프셋되게 오프셋 압력계(130)를 구비하여 엔드 이펙터(15)의 회전각도(θ4)를 추정한다.
도 5는 도 2의 연산부가 엔드 이펙터의 회전량을 산출하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
오프셋 압력계(130)는 최종단 관절 링크(14)의 임의의 위치로부터 일정거리(R) 이격되어 오프셋되게 배치되어 수압을 측정할 수 있다. 여기서, 오프셋 압력계(130)의 위치는 최종단 관절 링크(14)가 그 축을 따라 회전함에 의해 최종단 관절 링크(14)를 중심으로 일정거리(R) 이격된 자취 상에 위치된다.
이때, 회전량 산출부(144)는 최종단 관절 링크(14)의 일측(즉, 조인트(J3))에 대한 오프셋 압력계(130)의 수직 변위량(ΔZ1)과 수직 방향에 대한 위치의 상관관계에 따라 최종단 관절 링크(14)에 대한 롤 각도(θ4)를 산출할 수 있다.
여기서, 수중 작업상 베이스 프레임(B)에 대한 회전각보다 최종단 관절 링크(14)의 일측(조인트(J3))을 원점으로 하는 {x,y,z} 좌표계를 기준으로 한 롤 각도(θ4)가 작업자에게 훨씬 직관적이므로 θ4에 대한 오프셋 압력계(130)의 위치는 다음과 같이 표현될 수 있다.
도 5를 참조하면, 최종단 관절 링크(14)의 회전에 따른 오프셋 압력계(130)의 위치는 최종단 관절 링크(14)와 평행하고 원점이 최종단 관절 링크(14)의 일측(조인트(J3))인 {x,y,z} 좌표계로 나타낼 수 있다. 이때, {x,y,z} 좌표계에서 오프셋 압력계(130)의 위치(Pxyz)는 하기의 수학식 7로 표현될 수 있다.
Figure 112018059440296-pat00011
여기서, L31은 조인트(J3)로부터 최종단 관절 링크(14) 상에서 오프셋 압력계(130)가 오프셋되는 임의의 위치까지의 거리이다.
즉, {x,y,z} 좌표계에서, 최종단 관절 링크(14)가 y축 상에 존재하므로 오프셋 압력계(130)의 y 좌표는 조인트(J3)로부터 최종단 관절 링크(14) 상에서 오프셋 압력계(130)가 오프셋되는 임의의 위치까지의 거리이다. 또한, 오프셋 압력계(130)는 최종단 관절 링크(14)의 회전에 따라 z축을 기준으로 x축 방향으로 회전하므로, 오프셋 압력계(130) x 좌표는 sin 함수로 z 좌표는 cos 함수로 표현될 수 있다.
이때, 최종단 관절 링크(14)는 피치 각도(θ3) 만큼 x축에 대하여 회전될 수 있기 때문에, 최종단 관절 링크(14)의 일측(조인트(J3))에 대한 절대 위치를 산출해야 한다. 이를 위해, {x,y,z} 좌표계를 최종단 관절 링크(14)의 피치 각도(θ3) 만큼 x축으로 회전시킨 {X',Y',Z'} 좌표계로 변환하고, {X',Y',Z'} 좌표계에 대한 오프셋 압력계(130)의 절대 위치(PX'Y'Z ')를 산출한다. 도 5에서, 최종단 관절 링크(14)의 피치 각도(θ3)는 Z'축과 z축 사이 및 Y'축과 y축 사이의 각도로 나타난다.
여기서, {X',Y',Z'} 좌표계는 X'-Y'평면이 최종단 관절 링크(14)의 피치 각도(θ3)가 0인 면과 평행하고 원점이 최종단 관절 링크(14)의 일측(조인트(J3))에 위치한 좌표계이다. 이는 또한 도 4에서와 같이 베이스 프레임(B)을 원점으로 하는 {X,Y,Z} 좌표계에 대하여 요 각도(θ0)만큼 회전되고 원점을 최종단 관절 링크(14)의 일측(조인트(J3))으로 이동한 좌표계이다.
즉, {X',Y',Z'} 좌표계에서 오프셋 압력계(130)의 절대 위치(PX'Y'Z ')는 x축에 대하여 최종단 관절 링크(14)의 피치 각도(θ3) 만큼 회전변환함으로써 산출될 수 있다. 이때, x축에 대한 θ3 축을 회전변환시키면, 상대적으로 오프셋 압력계(130)의 위치는 -θ3만큼 회전변환시키는 것과 동일하게 된다.
일례로, {X',Y',Z'} 좌표계에서 오프셋 압력계(130)의 절대 위치(PX'Y'Z ')는 하기의 수학식 8로 표현될 수 있다.
Figure 112018059440296-pat00012
Figure 112018059440296-pat00013
Figure 112018059440296-pat00014
Figure 112018059440296-pat00015
이때, 산출된 Z'값은 {X',Y',Z'} 좌표계의 원점(조인트(J3))과 오프셋 압력계(130)의 위치에 따른 수압차에 의해 나타나는 원점(조인트(J3))에 대한 오프셋 압력계(130)의 수직 변위량(ΔZ1)과 동일한 것이다.
여기서, {X',Y',Z'} 좌표계의 오프셋 압력계(130)의 수직 변위량(ΔZ1)은 하기의 수학식 9와 같이 오프셋 압력계(130)에서 측정된 수압(P5)과 최종단 관절 링크(14)에서 엔드 이펙터(15)의 반대 측에 구비된 관절 조인트(J3)에서의 수압(P3)의 차이 및 물의 비중량(γ)에 따라 산출될 수 있다.
Figure 112018059440296-pat00016
즉, {X',Y',Z'} 좌표계에서 오프셋 압력계(130)의 수직 변위량(ΔZ1)과 Z'의 값은 하기의 수학식 10과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112018059440296-pat00017
여기서, 수학식 10을 θ4에 대하여 정리하면, 하기의 수학식 11과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112018059440296-pat00018
결과적으로, 회전량 산출부(144)는 수학식 11과 같이 최종단 관절 링크(14)의 일측(조인트(J3))에 대한 오프셋 압력계(130)의 수직 변위량(ΔZ1), 최종단 관절 링크(14)의 피치 각도(θ3), 최종단 관절 링크(14)의 엔드 이펙터(15)의 반대 측에서 오프셋 압력계(130)가 오프셋되는 임의의 위치까지의 길이(L31), 및 최종단 관절 링크(14)로부터 오프셋 압력계(130)까지의 오프셋 거리(R)를 기초로 최종단 관절 링크(14)에 대한 롤 각도(θ4)를 산출할 수 있다.
여기서, 회전량 산출부(144)는 오프셋 압력계(130)에서 측정된 수압(P5)과 최종단 관절 링크(14)에서 엔드 이펙터(15)의 반대 측에 구비된 관절 조인트(J3)에서의 수압(P3)의 차이 및 물의 비중량(γ)에 따라 최종단 관절 링크(14) 일측(조인트(J3))에 대한 오프셋 압력계(130)의 수직 변위량(ΔZ1)을 산출할 수 있다.
이와 같은 구성에 의해 본 발명의 실시예에 따른 매니플레이터의 위치 추정 장치(100)는 시계가 확보되지 않는 수중이나, 수중 토목이나 건설 등 매니플레이터의 격한 움직임이 동반되는 작업에 의해, 대량의 기포가 발생하거나 흙먼지가 발생하는 경우에도 매니플레이터의 위치를 정확하게 추정할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 매니플레이터의 위치 추정 장치(100)는 수중에서 발생하는 여러 가지 환경적인 제약 상황에서 활용할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 매니플레이터의 위치 추정 장치(100)는 수중 작업에 있어서 자동제어와 무인화 기술의 가장 기초적인 엔드 이펙터의 위치를 직관적으로 산출할 수 있다.
이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 매니플레이터의 위치 추정 방법을 설명한다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 방법의 순서도이다.
매니플레이터의 위치 추정 방법(200)은 압력을 측정하는 단계(S210), 요 각도를 측정하는 단계(S220), 각 관절 조인트의 수직 변위량을 산출하는 단계(S230), 각 관절 링크의 피치 각도를 산출하는 단계(S240), 엔드 이펙터까지의 전체 수평 거리를 산출하는 단계(S250) 및 엔드 이펙터의 위치를 산출하는 단계(S260)를 포함한다.
보다 상세히 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 먼저, 매니플레이터의 위치 추정 장치(100)를 구비한 수중 로봇은 복수 개의 관절 링크(12~14)의 양단에 구비되는 복수의 압력계(110-1~110-4)로부터 수압(P1~P4)을 측정한다(단계 S210). 여기서, 복수의 압력계(110-1~110-4)는 수중 로봇에 결합되는 매니플레이터(10)의 복수의 관절 링크 각각을 연결하는 관절 조인트(J1~J4)에 구비될 수 있다.
다음으로, 수중 로봇은 제1관절 링크(11)에 구비되는 컴퍼스(120)로부터 매니플레이터(10)의 요 각도(θ0)를 측정한다(단계 S220). 여기서, 제1관절 링크(11)는 수중 로봇의 베이스 프레임에 결합될 수 있다. 이때, 컴퍼스(120)는 측정 오차를 최소화하기 위해 제1관절 링크(11)의 중심축 상에 구비될 수 있다.
다음으로, 수중 로봇은 복수의 압력계(110-1~110-4)로부터 측정된 수압(P1~P4)과 컴퍼스(120)로부터 측정된 요 각도(θ0)를 기반으로 매니플레이터(10)의 위치를 추정한다.
보다 구체적으로, 수중 로봇은 각 관절 링크(11~14)의 양단의 수압차 및 물의 비중량(γ)에 따라 해당 관절 링크의 일측에 구비된 관절 조인트(J1~J4)의 수직 변위량(Δl1~Δl3)을 산출한다(단계 S230). 일례로, 수학식 1에 의해 각 관절 조인트(J1~J3)의 수직 변위량(Δl1~Δl3)을 산출할 수 있다.
여기서, 수중 로봇은 제1관절 링크(11)의 길이(L0) 및 각 관절 조인트(J1~J4)의 수직 변위량(Δl1~Δl3)을 합산하여 베이스 프레임(B)으로부터 엔드 이펙터(15)까지의 전체 높이(Ze)를 산출할 수 있다. 일례로, 수학식 3에 의해 엔드 이펙터(15)의 전체 높이(Ze)를 산출할 수 있다.
다음으로, 수중 로봇은 산출된 각 관절 조인트(J2~J4)의 수직 변위량(Δl1~Δl3)에 대한 해당 관절 링크의 길이(L1~L3)의 비에 따라 해당 관절 링크의 피치 각도(θ1~θ3)를 산출한다(단계 S240). 여기서, 각 관절 링크(12~14)의 길이(L1~L3)가 일정하므로 각 관절 조인트(J1~J4)의 수직 변위량(Δl1~Δl3)만으로 해당 관절 링크의 피치 각도(θ1~θ3)를 산출할 수 있다. 일례로, 수학식 2에 의해 각 관절 링크(12~14)의 피치 각도(θ1~θ3)를 산출할 수 있다.
다음으로, 수중 로봇은 산출된 해당 관절 링크(12~14)의 피치 각도(θ1~θ3)와 해당 관절 링크의 길이(L1~L3)를 기초로 해당 관절 링크의 수평 거리 변위량을 산출한다(단계 S250). 이때, 해당 관절 링크의 수평 거리 변위량을 합산하여 베이스 프레임(B)으로부터 엔드 이펙터(15)까지의 전체 수평 거리(Le)를 산출할 수 있다. 일례로, 수학식 4에 의해 베이스 프레임(B)으로부터 엔드 이펙터(15)까지의 전체 수평 거리(Le)를 산출할 수 있다.
다음으로, 수중 로봇은 컴퍼스(120)로부터 측정된 요 각도(θ0)와 산출된 전체 수평 거리(Le)를 기초로 엔드 이펙터(15)의 수평 방향에 대한 위치(Xe, Ye)를 산출한다(단계 S260). 일례로, 수학식 5에 의해 엔드 이펙터(15)의 수평 방향에 대한 위치(Xe, Ye)를 산출할 수 있다. 결과적으로, 수학식 6에 따라 엔드 이펙터(15)의 위치 벡터(Pe)를 산출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 회전량 추정 방법의 순서도이다.
매니플레이터의 회전량 추정 방법(300)은 오프셋 압력계 및 최종단 관절 링크 일측의 수압을 측정하는 단계(S310), 최종단 관절 링크 일측에 대한 오프셋 압력계의 수직 변위량을 산출하는 단계(S320) 및 최종단 관절 링크의 롤 각도를 산출하는 단계(S330)를 포함한다.
보다 상세히 설명하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 먼저, 수중 로봇은 최종단 관절 링크(14)의 임의의 위치로부터 일정거리(R) 이격되어 오프셋되게 배치되는 오프셋 압력계(130) 및 최종단 관절 링크(14) 일측의 조인트(J3)에 구비된 수압계(110-3)로부터 수압을 측정한다(단계 S310).
다음으로, 수중 로봇은 오프셋 압력계(130)에서 측정된 수압(P5)과 최종단 관절 링크(14)에서 엔드 이펙터(15)의 반대 측에 구비된 관절 조인트(J3)에서의 수압(P3)의 차이 및 물의 비중량(γ)에 따라 최종단 관절 링크(14)의 일측(조인트(J3))에 대한 오프셋 압력계(130)의 수직 변위량(ΔZ1)을 산출한다(단계 S320). 일례로, 수학식 9에 의해 최종단 관절 링크(14)의 일측(조인트(J3))에 대한 오프셋 압력계(130)의 수직 변위량(ΔZ1)을 산출할 수 있다.
다음으로, 수중 로봇은 최종단 관절 링크(14)의 일측(조인트(J3))에 대한 오프셋 압력계(130)의 수직 변위량(ΔZ1)과 수직 방향에 대한 위치의 상관관계에 따라 최종단 관절 링크(14)에 대한 롤 각도(θ4)를 산출한다(단계 S330).
여기서, 수중 로봇은 최종단 관절 링크(14)의 일측(조인트(J3))에 대한 오프셋 압력계(130)의 수직 변위량(ΔZ1), 최종단 관절 링크(14)의 피치 각도(θ3), 최종단 관절 링크(14)의 엔드 이펙터(15)의 반대 측에서 오프셋 압력계(130)가 오프셋되는 임의의 위치까지의 길이(L31), 및 최종단 관절 링크(14)로부터 오프셋 압력계(130)까지의 오프셋 거리(R)를 기초로 최종단 관절 링크(14)에 대한 롤 각도(θ4)를 산출할 수 있다. 일례로, 수학식 11에 의해 최종단 관절 링크(14)에 대한 롤 각도(θ4)를 산출할 수 있다.
이와 같은 방법에 의해, 수중 로봇에 결합된 매니플레이터의 엔드 이펙터의 위치 및 회전량을 추정할 수 있으므로 시야 확보가 곤란한 탁한 수중 환경에서도 정확하게 엔드 이펙터의 위치 및 회전량을 추정할 수 있다. 또한, 매니플레이터의 격한 움직임이 동반되는 작업시 대량의 기포가 발생하거나 흙먼지가 발생하는 등의 다양한 환경적인 제약에서도 매니플레이터의 위치를 정확하게 추정할 수 있다.
상기와 같은 방법들은 도 2에 도시된 바와 같은 매니플레이터의 위치 추정 장치에 의해 구현될 수 있고, 특히, 이러한 단계들을 수행하는 소프트웨어 프로그램으로 구현될 수 있으며, 이 경우, 이러한 프로그램들은 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다.
이때, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 판독가능한 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함하며, 예를 들면, ROM, RAM, CD-ROM, DVD-ROM, DVD-RAM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광 데이터 저장장치 등일 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : 매니플레이터의 위치 추정 장치
110 : 압력계 120 : 컴퍼스
130 : 오프셋 압력계 140 : 연산부
142 : 단부 위치 산출부 144 : 회전량 산출부

Claims (17)

  1. 수중 로봇에 결합되는 유압식 매니플레이터의 복수의 관절 링크 각각을 연결하는 관절 조인트에 구비되어 수압을 측정하는 복수 개의 압력계;
    수중 로봇의 베이스 프레임에 결합되는 제1관절 링크에 구비되어 상기 매니플레이터의 요(yaw) 각도를 측정하는 컴퍼스; 및
    상기 각 관절 링크의 양단의 수압차에 따라 상기 각 관절 링크의 수직 변위량을 산출하고, 상기 각 관절 링크의 수직 변위량 및 길이, 및 상기 측정된 요 각도에 따라 상기 매니플레이터의 최종단 관절 링크에 구비된 엔드 이펙터의 위치를 산출하는 단부 위치 산출부;를 포함하는 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 장치.
  2. 제1항에 있어서
    상기 단부 위치 산출부는 상기 각 관절 링크의 양단의 수압차 및 물의 비중량에 따라 해당 관절 링크의 일측에 구비된 관절 조인트의 수직 변위량을 산출하는 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단부 위치 산출부는 상기 제1관절 링크의 길이 및 상기 각 관절 조인트의 수직 변위량을 합산하여 상기 베이스 프레임으로부터 상기 엔드 이펙터까지의 전체 높이를 산출하는 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 단부 위치 산출부는 상기 산출된 각 관절 조인트의 수직 변위량에 대한 해당 관절 링크의 길이의 비에 따라 해당 관절 링크의 피치(pitch) 각도를 산출하는 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단부 위치 산출부는 상기 산출된 해당 관절 링크의 피치 각도와 해당 관절 링크의 길이를 기초로 해당 관절 링크의 수평 거리 변위량을 산출하고,
    상기 산출된 해당 관절 링크의 수평 거리 변위량을 합산하여 상기 베이스 프레임으로부터 상기 엔드 이펙터까지의 전체 수평 거리를 산출하는 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 단부 위치 산출부는 상기 측정된 요 각도와 상기 산출된 전체 수평 거리를 기초로 상기 엔드 이펙터의 수평 방향에 대한 위치를 산출하는 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 최종단 관절 링크의 임의의 위치로부터 일정거리 이격되어 오프셋되게 배치되어 수압을 측정하는 오프셋 압력계; 및
    상기 최종단 관절 링크의 일측에 대한 상기 오프셋 압력계의 수직 변위량과 수직 방향 대한 위치의 상관관계에 따라 상기 최종단 관절 링크에 대한 롤(roll) 각도를 산출하는 회전량 산출부;를 더 포함하는 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회전량 산출부는 상기 오프셋 압력계의 수직 변위량, 상기 최종단 관절 링크의 피치 각도, 상기 최종단 관절 링크에서 상기 엔드 이펙터의 반대 측에서 상기 임의의 위치까지의 길이, 및 상기 최종단 관절 링크로부터 상기 오프셋 압력계까지의 오프셋 거리를 기초로 상기 최종단 관절 링크에 대한 롤 각도를 산출하는 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 회전량 산출부는 상기 오프셋 압력계에서 측정된 수압과 상기 최종단 관절 링크에서 상기 엔드 이펙터의 반대 측의 수압의 차이 및 물의 비중량에 따라 상기 오프셋 압력계의 수직 변위량을 산출하는 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 장치.
  10. 수중 로봇에 결합되는 매니플레이터의 복수의 관절 링크 각각을 연결하는 관절 조인트에 구비되는 복수 개의 압력계로부터 수압을 측정하는 단계;
    수중 로봇의 베이스 프레임에 결합되는 제1관절 링크에 구비되는 컴퍼스로부터 상기 매니플레이터의 요 각도를 측정하는 단계; 및
    상기 각 관절 링크의 양단의 수압차에 따라 상기 각 관절 링크의 수직 변위량을 산출하고, 상기 각 관절 링크의 수직 변위량 및 길이, 및 상기 측정된 요 각도에 따라 상기 매니플레이터의 최종단 관절 링크에 구비된 엔드 이펙터의 위치를 산출하는 단계;를 포함하는 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 방법.
  11. 제10항에 있어서
    상기 위치를 산출하는 단계는,
    각 관절 링크의 양단의 수압차 및 물의 비중량에 따라 해당 관절 링크의 일측에 구비된 관절 조인트의 수직 변위량을 산출하는 제1산출 단계;
    상기 산출된 각 관절 조인트의 수직 변위량에 대한 해당 관절 링크의 길이의 비에 따라 해당 관절 링크의 피치 각도를 산출하는 제2산출 단계; 및
    상기 산출된 해당 관절 링크의 피치 각도와 해당 관절 링크의 길이를 기초로 해당 관절 링크의 수평 거리 변위량을 산출하는 제3산출 단계;를 포함하는 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1산출 단계는 상기 제1관절 링크의 길이 및 상기 각 관절 조인트의 수직 변위량을 합산하여 상기 베이스 프레임으로부터 상기 엔드 이펙터까지의 전체 높이를 산출하는 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제3산출 단계는 상기 산출된 해당 관절 링크의 수평 거리 변위량을 합산하여 상기 베이스 프레임으로부터 상기 엔드 이펙터까지의 전체 수평 거리를 산출하는 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 위치를 산출하는 단계는 상기 측정된 요 각도와 상기 산출된 전체 수평 거리를 기초로 상기 엔드 이펙터의 수평 방향에 대한 위치를 산출하는 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 최종단 관절 링크의 임의의 위치로부터 일정거리 이격되어 오프셋되게 배치되는 오프셋 압력계에 의해 수압을 측정하는 단계; 및
    상기 최종단 관절 링크의 일측에 대한 상기 오프셋 압력계의 수직 변위량과 수직 방향에 대한 위치의 상관관계에 따라 상기 최종단 관절 링크에 대한 롤 각도를 산출하는 단계;를 더 포함하는 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 각도를 산출하는 단계는 상기 오프셋 압력계의 수직 변위량, 상기 최종단 관절 링크의 피치 각도, 상기 최종단 관절 링크에서 상기 엔드 이펙터의 반대 측에서 상기 임의의 위치까지의 길이, 및 상기 최종단 관절 링크로부터 상기 오프셋 압력계까지의 오프셋 거리를 기초로 상기 최종단 관절 링크에 대한 롤 각도를 산출하는 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 각도를 산출하는 단계는 상기 오프셋 압력계에서 측정된 수압과 상기 최종단 관절 링크에서 상기 엔드 이펙터의 반대 측의 수압의 차이 및 물의 비중량에 따라 상기 오프셋 압력계의 수직 변위량을 산출하는 수중 로봇의 유압식 매니플레이터의 위치 추정 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20150041346A (ko) 2013-10-08 2015-04-16 삼성전자주식회사 다관절 매니퓰레이터 제어 방법 및 제어 시스템
KR20150145590A (ko) * 2014-06-20 2015-12-30 한국해양과학기술원 수중 작업용 원격제어로봇 시스템 및 그 제어 방법
KR20160080947A (ko) * 2014-12-30 2016-07-08 한국해양과학기술원 수중로봇의 전자비례제어밸브 제어장치 및 그 제어방법
JP2018505784A (ja) * 2015-01-29 2018-03-01 エールメ アーエス 水中マニピュレータアームロボット

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150041346A (ko) 2013-10-08 2015-04-16 삼성전자주식회사 다관절 매니퓰레이터 제어 방법 및 제어 시스템
KR20150145590A (ko) * 2014-06-20 2015-12-30 한국해양과학기술원 수중 작업용 원격제어로봇 시스템 및 그 제어 방법
KR20160080947A (ko) * 2014-12-30 2016-07-08 한국해양과학기술원 수중로봇의 전자비례제어밸브 제어장치 및 그 제어방법
JP2018505784A (ja) * 2015-01-29 2018-03-01 エールメ アーエス 水中マニピュレータアームロボット

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