KR20240022021A - Autonomous cleaning method of cleaning system for niche area of ship hull - Google Patents
Autonomous cleaning method of cleaning system for niche area of ship hull Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240022021A KR20240022021A KR1020220099899A KR20220099899A KR20240022021A KR 20240022021 A KR20240022021 A KR 20240022021A KR 1020220099899 A KR1020220099899 A KR 1020220099899A KR 20220099899 A KR20220099899 A KR 20220099899A KR 20240022021 A KR20240022021 A KR 20240022021A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- hull
- cleaning
- manipulator
- robot body
- propeller
- Prior art date
Links
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 180
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 61
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 241001474374 Blennius Species 0.000 description 1
- 241000238586 Cirripedia Species 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- 241000736285 Sphagnum Species 0.000 description 1
- 241000251555 Tunicata Species 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000003670 easy-to-clean Effects 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B59/00—Hull protection specially adapted for vessels; Cleaning devices specially adapted for vessels
- B63B59/06—Cleaning devices for hulls
- B63B59/08—Cleaning devices for hulls of underwater surfaces while afloat
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B1/00—Cleaning by methods involving the use of tools
- B08B1/10—Cleaning by methods involving the use of tools characterised by the type of cleaning tool
- B08B1/12—Brushes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B1/00—Cleaning by methods involving the use of tools
- B08B1/30—Cleaning by methods involving the use of tools by movement of cleaning members over a surface
- B08B1/32—Cleaning by methods involving the use of tools by movement of cleaning members over a surface using rotary cleaning members
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
- B25J11/008—Manipulators for service tasks
- B25J11/0085—Cleaning
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
- B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
- B25J19/02—Sensing devices
- B25J19/021—Optical sensing devices
- B25J19/022—Optical sensing devices using lasers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
- B25J9/1653—Programme controls characterised by the control loop parameters identification, estimation, stiffness, accuracy, error analysis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
- B25J9/1661—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by task planning, object-oriented languages
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
- B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
- B25J9/1666—Avoiding collision or forbidden zones
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
본 발명의 목적은 선체의 틈새 영역에 대해 다중 자유도 매니퓰레이터를 사용하여 청소하는 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법은, 로봇 본체와 연결된 매니퓰레이터의 초기 위치를 세팅하는 초기 위치 세팅 단계; 상기 매니퓰레이터의 레이저 카메라 시스템이 프로펠러를 스캔하는 레이저 스캐닝 단계; 상기 로봇 본체에 의해 스캔된 상기 프로펠러를 청소하기 위한 청소 경로를 설계하는 경로 계획 단계; 및 상기 청소 경로에 따라 상기 매니퓰레이터의 브러시 도구가 상기 프로펠러를 청소하는 청소(Cleaning) 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The object of the present invention is to provide an autonomous cleaning method of a cleaning system for a crevice area of a hull, which cleans the crevice area of a hull using a multi-degree-of-freedom manipulator.
In order to achieve the above object, the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull gap area according to the present invention includes an initial position setting step of setting the initial position of a manipulator connected to the robot body; A laser scanning step in which the laser camera system of the manipulator scans the propeller; A path planning step of designing a cleaning path for cleaning the propeller scanned by the robot body; and a cleaning step in which the brush tool of the manipulator cleans the propeller according to the cleaning path.
Description
본 발명은 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에 관한 것으로, 특히 선체의 틈새 영역에 대해 다중 자유도 매니퓰레이터를 사용하여 청소하는 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for autonomous cleaning of a cleaning system for a hull crevice area, and in particular to a method for autonomous cleaning of a hull crevice area for cleaning a hull crevice area using a multi-degree-of-freedom manipulator.
일반적으로 선박은 선체 하부가 해수에 잠긴 상태에서 운용되므로 수중에 위치하는 저면이나 측면에 바이오 파울링(Biofouling)이 발생할 수 있다.In general, ships are operated with the lower part of the hull submerged in seawater, so biofouling may occur on the bottom or sides located underwater.
여기서, 바이오 파울링이란 선박의 물에 잠긴 부분에 수중 생물이 부착되어 축적되는 것을 말한다.Here, biofouling refers to the attachment and accumulation of aquatic life on submerged parts of the ship.
이러한 수중 생물로는 물이끼, 따개비, 멍게, 해초 등과 같은 각종 수중 생물이 부착될 수 있다.These aquatic organisms may include various aquatic organisms such as sphagnum moss, barnacles, sea squirts, seaweed, etc.
이러한 수중 생물 유기체는 선박 운항 중 피부 마찰 항력을 증가시켜 선박의 연비를 저하시키는 원인이 되는 문제점이 있다.These aquatic organisms have a problem in that they increase skin friction drag during ship operation, thereby reducing the fuel efficiency of the ship.
예컨대, 선체에 부착되는 이물질은 선체가 운항할 때 저항으로 작용하여 속도를 저하시키고 이에 따른 연료 소모량을 증가시키며, 선박 연료 소모 증가로 인한 선박의 운항 비용을 증가시킬뿐 아니라 CO₂, Sox 또는 Nox 등의 배출 가스를 증가시키게 된다.For example, foreign substances attached to the hull act as resistance when the hull is in operation, reducing speed and thereby increasing fuel consumption. They not only increase the operating costs of the ship due to increased fuel consumption, but also increase the operating cost of the ship, such as CO₂, Sox or Nox, etc. increases the emission of gases.
또한, 바이오 파울링은 수중에 위치하는 선박의 저면 또는 측면의 표면에 캐비테이션(Cavitation)과 난기류(Turbulence)를 발생시킬 수 있다.Additionally, biofouling can cause cavitation and turbulence on the bottom or side surfaces of ships located underwater.
이는 선박의 선저에 설치된 센서의 성능이 저하시키는 문제점이 있다.This has the problem of deteriorating the performance of sensors installed on the bottom of the ship.
또한, 선박에 수중 생물이 부착된 상태로 선박의 운항에 따라 이동함으로써, 외래 수중 생물의 이동 및 유입의 주요 원인으로 바이오 파울링이 지적되고 있다.In addition, biofouling has been pointed out as a major cause of the movement and introduction of foreign aquatic life as aquatic life remains attached to the ship and moves along with the operation of the ship.
이와 같이 생태학적으로 바이오 파울링의 해로운 영향 때문에, 국제 해사 기구(IMO)와 해양 환경 보호 위원회(MEPC)는 바이오 파울링을 선체 저항과 생태계 교란의 주요 원인으로 정의하고 있다.Because of these ecologically harmful effects of biofouling, the International Maritime Organization (IMO) and the Marine Environment Protection Committee (MEPC) define biofouling as a major cause of hull resistance and ecosystem disturbance.
그리고 많은 국가와 조직에서 생물학적 오염을 줄이기 위해, 선체 청소에 관한 새로운 규정과 법률을 제정하고 있다.And many countries and organizations are enacting new regulations and laws on hull cleaning to reduce biological contamination.
이처럼 선체에 부착되는 각종 이물질 및 수중 생물은 선박의 외관을 해치는 것은 물론 선박이 운항할 때 저항으로 작용하여 선박의 속도를 저하시키는 요인이 되므로 선박의 연료 소모량을 크게 증가시키게 되며, 이에 따라 선체에 부착된 각종 이물질 및 수중 생물을 주기적으로 청소하는 것이 매우 중요하다.In this way, various foreign substances and aquatic organisms attached to the hull not only damage the appearance of the ship, but also act as resistance when the ship is sailing, which reduces the ship's speed, greatly increasing the ship's fuel consumption. As a result, the ship's fuel consumption is greatly increased. It is very important to periodically clean various adhering foreign substances and aquatic organisms.
선박이 수중에 잠긴 부분은 평평한 선체 표면과 틈새 영역으로 분류된다.The submerged portion of the ship is divided into flat hull surfaces and crevice areas.
여기서, 평평한 선체 표면은 바이오 파울링 방지용 방오 도료(Anti-Fouling Paint)가 도포된 평면 영역을 의미하며, 틈새 영역은 프로펠러, 스러스터(Thruster), 러더 힌지(Rudder Hinge) 등과 같이 복잡한 형상의 영역을 의미한다.Here, the flat hull surface refers to the flat area where anti-fouling paint for preventing bio-fouling is applied, and the gap area refers to the area with complex shapes such as propellers, thrusters, rudder hinges, etc. means.
이러한 틈새 영역은 바이오 파울링 방지용 방오 도료를 도포할 수 없다.Antifouling paint for preventing biofouling cannot be applied to these crevice areas.
바이오 파울링용 방오 도료와 평평한 형상에 의해 평평한 선체 표면은 바이오 파울링 성장 속도가 느리기 때문에, 기존의 선체 청소 로봇을 이용하여 평평한 선체 표면에 대한 청소가 비교적 용이하다.Because the growth rate of biofouling is slow on the flat hull surface due to the biofouling antifouling paint and flat shape, it is relatively easy to clean the flat hull surface using an existing hull cleaning robot.
하지만, 틈새 영역은 다양한 재질로 구성되어 있고, 복잡한 형상과 역할을 하기 때문에, 바이오 파울링용 방오 도료를 적용하기 어려운 문제점이 있다.However, since the interstitial area is made of various materials and has a complex shape and role, it is difficult to apply antifouling paint for biofouling.
또한, 기존의 선체 청소 로봇은 틈새 영역으로의 접근이 어렵고, 틈새 영역에 해당 선체 청소 로봇을 부착하기가 어려운 문제점이 있다.In addition, the existing hull cleaning robot has problems in that it is difficult to access the gap area and it is difficult to attach the hull cleaning robot to the gap area.
종래에 선체 틈새 영역의 청소 작업은 통상 다이버가 직접 들어가 선체 틈새 영역의 표면에 붙은 이물질 및 수중 생물을 청소하였는데, 작업 환경이 열악하고 체력 소모가 심하여 선체 외면을 깨끗하게 청소하기에 어려움이 따르고 시간이 많이 소요되며, 조류가 심한 곳에서는 청소가 불가능한 문제점이 있다.Previously, the cleaning work of the hull crevice area was usually done by divers who directly entered the hull crevice area to clean foreign substances and aquatic organisms attached to the surface of the hull crevice area. However, due to the poor working environment and high physical strength consumption, it was difficult and time-consuming to clean the outer surface of the hull. It takes a lot of time, and there is a problem that cleaning is impossible in areas with severe algae.
특히, 대형 선박의 경우 청소 작업량 증가에 따라 수중에서 머무르는 시간이 길어져 다이버에게 많은 위험이 따르고, 다이버의 시야에 의존하여 청소 작업을 수행함으로써 선박의 깊은 밑면은 청소 품질이 현저히 떨어지는 문제점이 있다.In particular, in the case of large ships, as the amount of cleaning work increases, the time spent underwater increases, which poses a lot of risk to divers, and because cleaning work is performed depending on the diver's vision, the quality of cleaning on the deep bottom of the ship is significantly reduced.
따라서, 상술한 바와 같이 복잡한 형상으로 형성된 틈새 영역에 대해서는 여전히 다이버가 직접 청소 작업을 수행해야 하기 때문에, 많은 시간과 어려움이 따르는 문제점이 있다.Therefore, as described above, the diver still has to directly clean the gap area formed in a complex shape, which is problematic in that it takes a lot of time and difficulty.
그러나 대부분의 바이오 파울링은 평평한 선체 표면보다는 작은 틈새 영역에서 발견되고 있다.However, most biofouling is found in small crevice areas rather than flat hull surfaces.
이러한 틈새 영역이 전체 선체 면적의 작은 비율을 차지함에도 불구하고 최대 80 % 의 바이오 파울링이 틈새 지역에서 발견되고 있다.Up to 80% of biofouling is found in crevice areas, even though these crevice areas only represent a small percentage of the total hull area.
따라서, 틈새 영역에 대한 새로운 로봇 청소의 접근 방식이 필요하다.Therefore, new robotic cleaning approaches for crevice areas are needed.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 선체의 틈새 영역에 대해 다중 자유도 매니퓰레이터를 사용하여 청소하는 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법을 제공하는 것이다.The purpose of the present invention to solve the conventional problems described above is to provide an autonomous cleaning method of a cleaning system for a hull crevice area that cleans the hull crevice area using a multi-degree-of-freedom manipulator.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법은, 로봇 본체와 연결된 매니퓰레이터의 초기 위치를 세팅하는 초기 위치 세팅 단계; 상기 매니퓰레이터의 레이저 카메라 시스템이 프로펠러를 스캔하는 레이저 스캐닝 단계; 상기 로봇 본체에 의해 스캔된 상기 프로펠러를 청소하기 위한 청소 경로를 설계하는 경로 계획 단계; 및 상기 청소 경로에 따라 상기 매니퓰레이터의 브러시 도구가 상기 프로펠러를 청소하는 청소(Cleaning) 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull gap area according to the present invention includes an initial position setting step of setting the initial position of a manipulator connected to the robot body; A laser scanning step in which the laser camera system of the manipulator scans the propeller; A path planning step of designing a cleaning path for cleaning the propeller scanned by the robot body; and a cleaning step in which the brush tool of the manipulator cleans the propeller according to the cleaning path.
또한, 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 상기 레이저 스캐닝 단계는, 상기 로봇 본체가 상기 프로펠러를 스캔하기 위해 지그재그 경로로 상기 매니퓰레이터를 동작시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull crevice area according to the present invention, the laser scanning step includes the step of the robot body operating the manipulator in a zigzag path to scan the propeller. do.
또한, 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 상기 지그재그 경로는 상기 로봇 본체와 상기 프로펠러 사이의 상대 위치 및 자세 추정을 보장하기 위해, 상기 레이저 카메라 시스템의 적용 범위와 해상도를 고려하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull crevice area according to the present invention, the zigzag path is used to ensure the relative position and posture estimation between the robot body and the propeller, and the application range and resolution of the laser camera system. It is characterized by taking into account.
또한, 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 상기 레이저 스캐닝 단계는, 상기 로봇 본체가 포인트 클라우드 맵 정보와 상기 레이저 카메라 시스템으로부터 획득되는 점군 데이터와의 매칭을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull gap area according to the present invention, the laser scanning step includes the step of the robot body performing matching between point cloud map information and point cloud data obtained from the laser camera system. It is characterized by including.
또한, 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 상기 레이저 스캐닝 단계는, 매칭된 데이터로 포인트 클라우드(Point Cloud)를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull crevice area according to the present invention, the laser scanning step includes the step of generating a point cloud from matched data.
또한, 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 상기 레이저 스캐닝 단계는, 상기 로봇 본체의 축과 상기 프로펠러 축 사이의 균질 변환 행렬(Homogeneous Transformation Matrix)을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull crevice area according to the present invention, the laser scanning step includes obtaining a homogeneous transformation matrix between the axis of the robot body and the propeller axis. It is characterized by:
또한, 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 상기 레이저 스캐닝 단계는, 상기 로봇 본체가 상기 포인트 클라우드 맵에서 관심 포인트의 법선 벡터를 추출하는 것을 특징으로 한다.Additionally, in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull crevice area according to the present invention, the laser scanning step is characterized in that the robot main body extracts the normal vector of the point of interest from the point cloud map.
또한, 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 상기 경로 계획 단계는, 상기 로봇 본체가 획득된 포인트 클라우드 데이터 세트의 깊이를 기반으로 관심 영역 경계를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull crevice area according to the present invention, the path planning step includes extracting a region of interest boundary by the robot body based on the depth of the obtained point cloud data set. It is characterized by
또한, 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 상기 경로 계획 단계는, 상기 관심 영역 경계가 모든 관심 영역에 적용되도록 상기 매니퓰레이터 끝단의 청소 경로를 설계하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull crevice area according to the present invention, the path planning step includes designing a cleaning path of the end of the manipulator such that the region of interest boundary applies to all regions of interest. It is characterized by
또한, 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 상기 경로 계획 단계는, 상기 로봇 본체가 동적 시뮬레이터를 사용하여 경로 계획 중 충돌 또는 특이점을 확인하고, 상기 로봇 본체에 충돌이 발생하면 경로 재계획을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Additionally, in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull crevice area according to the present invention, in the path planning step, the robot body checks for collisions or singularities during path planning using a dynamic simulator, and if a collision occurs in the robot body, It is characterized in that it includes the step of performing route replanning when this occurs.
또한, 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 상기 청소 단계는, 상기 로봇 본체가 원하는 상기 매니퓰레이터 끝단 위치 및 자세 궤적을 고려하여 상기 매니퓰레이터의 각 관절 속도를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull gap area according to the present invention, the cleaning step includes controlling the speed of each joint of the manipulator in consideration of the position and posture trajectory of the end of the manipulator desired by the robot body. It is characterized by including.
또한, 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 상기 로봇 본체는 피드백 제어기를 이용하여 궤적 오차를 보정하고, 특이값 분해 분석을 이용하여 특이점 및 과입력을 체크하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull gap area according to the present invention, the robot body corrects the trajectory error using a feedback controller and checks for outliers and excessive input using singular value decomposition analysis. Do it as
또한, 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 상기 포인트 클라우드 맵 정보는, 상기 레이저 카메라 시스템을 이용하여 상기 프로펠러의 포인트 클라우드 로우 데이터를 수집하는 단계; 수집된 상기 포인트 클라우드 로우 데이터로부터 관심 영역을 추출하는 단계; 추출된 상기 관심 영역으로부터 웨이포인트를 생성하는 단계; 생성된 상기 웨이포인트를 이용하여 상기 매니퓰레이터의 궤적을 생성하는 단계; 생성된 상기 궤적과 상기 프로펠러 사이의 충돌을 시뮬레이터를 이용하여 체크하는 단계; 상기 충돌의 체크에 의해 상기 궤적이 안전한 경로인지 여부를 판별하는 단계;를 포함하는 전처리 단계에 의해 획득되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull gap area according to the present invention, the point cloud map information includes the steps of collecting point cloud raw data of the propeller using the laser camera system; extracting a region of interest from the collected point cloud raw data; generating a waypoint from the extracted region of interest; generating a trajectory of the manipulator using the generated waypoint; Checking a collision between the generated trajectory and the propeller using a simulator; Characterized in that it is obtained through a preprocessing step including; determining whether the trajectory is a safe path by checking the collision.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템은, 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에 의해 수행된다.In addition, in order to achieve the above object, the cleaning system for the hull crevice area according to the present invention is performed by an autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull crevice area.
한편, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법은, 로봇 본체와 연결된 매니퓰레이터의 레이저 카메라 시스템에 의해 프로펠러를 스캔하는 단계; 상기 로봇 본체에 의해, 포인트 클라우드 맵 정보와 상기 레이저 카메라 시스템으로부터 획득되는 점군 데이터와의 매칭을 수행하는 단계; 상기 로봇 본체에 의해, 매칭된 데이터로 포인트 클라우드를 생성하는 단계; 상기 매니퓰레이터의 회전과, 평행 이동을 통해 최적 경로를 찾는 단계; 상기 매니퓰레이터와 상기 프로펠러 사이의 충돌 부분을 배제하는 단계; 및 상기 매니퓰레이터를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, in order to achieve the above object, the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull gap area according to the present invention includes the steps of scanning the propeller by a laser camera system of a manipulator connected to the robot body; performing matching, by the robot body, between point cloud map information and point cloud data obtained from the laser camera system; Generating a point cloud with matched data by the robot body; finding an optimal path through rotation and parallel movement of the manipulator; excluding collisions between the manipulator and the propeller; and controlling the manipulator.
기타 실시 예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in “Specific Details for Carrying Out the Invention” and the attached “Drawings.”
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.The advantages and/or features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the various embodiments described in detail below along with the accompanying drawings.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시 예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.However, the present invention is not limited to the configuration of each embodiment disclosed below, but may also be implemented in various different forms. However, each embodiment disclosed in this specification ensures that the disclosure of the present invention is complete, and the present invention It is provided to fully inform those skilled in the art of the present invention, and it should be noted that the present invention is only defined by the scope of each claim.
본 발명에 의하면, 선체의 틈새 영역에 대해 다중 자유도 매니퓰레이터를 사용하여 청소하는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of cleaning the gap area of the hull using a multi-degree-of-freedom manipulator.
도 1은 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 선저 청소 및 회수 시스템의 개념을 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 선체의 틈새 영역의 청소를 위한 매니퓰레이터를 포함하는 자율 청소 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법의 전체 흐름을 나타내는 플로우 차트.
도 4는 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 정밀 레이저를 통하여 획득한 포인트 클라우드 맵을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 레이저 카메라 시스템의 레이저 스캐너로 획득되는 포인트 클라우드를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, ICP 매칭이 수행된 도면.
도 7은 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 원본 클라우드 포인트 맵과, 레이저 카메라 시스템(400)에 의한 측정 데이터 간의 ICP(Iterative Closest Point) 매칭을 수행하여 복원된 프로펠러(10)에 대한 클라우드 포인트를 이용하여 경로점을 생성한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 레이저 스캐닝의 실험 결과를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 복원 결과를 나타내는 도면.Figure 1 is a configuration diagram showing the concept of the bottom cleaning and recovery system in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull gap area according to the present invention.
Figure 2 is a diagram showing the overall configuration of the autonomous cleaning system including a manipulator for cleaning the crevice area of the hull in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the crevice area of the hull according to the present invention.
3 is a flow chart showing the overall flow of the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull crevice area according to the present invention.
Figure 4 is a diagram showing a point cloud map acquired through a precision laser in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull gap area according to the present invention.
Figure 5 is a diagram showing a point cloud acquired with a laser scanner of a laser camera system in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull gap area according to the present invention.
Figure 6 is a diagram showing ICP matching performed in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull gap area according to the present invention.
Figure 7 shows a propeller restored by performing ICP (Iterative Closest Point) matching between the original cloud point map and the measured data by the laser camera system 400 in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull gap area according to the present invention. A drawing in which path points are created using cloud points for (10).
Figure 8 is a diagram showing the experimental results of laser scanning in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull gap area according to the present invention.
Figure 9 is a diagram showing the restoration result in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull gap area according to the present invention.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.Before explaining the present invention in detail, the terms or words used in this specification should not be construed as unconditionally limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor of the present invention should not use the terms or words in order to explain his invention in the best way. It should be noted that the concepts of various terms can be appropriately defined and used, and furthermore, that these terms and words should be interpreted with meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.That is, the terms used in this specification are only used to describe preferred embodiments of the present invention, and are not used with the intention of specifically limiting the content of the present invention, and these terms refer to various possibilities of the present invention. It is important to note that this is a term defined with consideration in mind.
또한, 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.In addition, it should be noted that in this specification, singular expressions may include plural expressions, unless the context clearly indicates a different meaning, and may include singular meanings even if similarly expressed in plural. .
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.Throughout this specification, when a component is described as “including” another component, it does not exclude any other component, but includes any other component, unless specifically stated to the contrary. It could mean that you can do it.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"라고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결하기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.Furthermore, if a component is described as being "installed within or connected to" another component, it means that this component may be installed in direct connection or contact with the other component and may be installed in contact with the other component and It may be installed at a certain distance, and in the case where it is installed at a certain distance, there may be a third component or means for fixing or connecting the component to another component. It should be noted that the description of the components or means of 3 may be omitted.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.On the other hand, when a component is described as being “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that no third component or means is present.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.Likewise, other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "immediately between", or "neighboring" and "directly neighboring", have the same meaning. It should be interpreted as
또한, 본 명세서에서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.In addition, in this specification, terms such as "one side", "other side", "one side", "the other side", "first", "second", etc., if used, refer to one component. It is used to clearly distinguish it from other components, and it should be noted that the meaning of the component is not limited by this term.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.In addition, in this specification, terms related to position such as "top", "bottom", "left", "right", etc., if used, should be understood as indicating the relative position of the corresponding component in the corresponding drawing. Unless the absolute location is specified, these location-related terms should not be understood as referring to the absolute location.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.In addition, in this specification, when specifying the reference numeral for each component in each drawing, the same component has the same reference number even if the component is shown in different drawings, that is, the same reference is made throughout the specification. The symbols indicate the same component.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.In the drawings attached to this specification, the size, position, connection relationship, etc. of each component constituting the present invention is exaggerated, reduced, or omitted in order to convey the idea of the present invention sufficiently clearly or for convenience of explanation. It may be described, and therefore its proportions or scale may not be exact.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대해 상세한 설명은 생략될 수도 있다.In addition, hereinafter, in describing the present invention, detailed descriptions of configurations that are judged to unnecessarily obscure the gist of the present invention, for example, known technologies including prior art, may be omitted.
이하, 본 발명의 실시 예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the related drawings.
본 발명에서는 복잡 형상을 갖는 프로펠러의 레이저 스캐닝 3차원 정밀 복원 기술과, 프로펠러 굴곡 표면 청소 경로 생성 기술과, 로봇팔 위치 제어 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a laser scanning 3D precision restoration technology for propellers with complex shapes, a propeller curved surface cleaning path generation technology, and a robot arm position control technology.
도 1은 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 선저 청소 및 회수 시스템의 개념을 나타내는 구성도이다.Figure 1 is a configuration diagram showing the concept of the bottom cleaning and recovery system in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull gap area according to the present invention.
도 1을 참조하면, 선저 청소 및 회수 시스템은 유압 파워팩(1)과, 로봇팔(이하, 매니퓰레이터)과, 프로펠러 거치대(3)와, 흡입 배관(4)과, 흡입 펌프(5)와, 유량계(6)와, 필터 시스템(7)을 포함한다.Referring to Figure 1, the bilge cleaning and recovery system includes a hydraulic power pack (1), a robot arm (hereinafter referred to as a manipulator), a propeller holder (3), a suction pipe (4), a suction pump (5), and a flow meter. (6) and a filter system (7).
이와 같은 선저 청소 및 회수 시스템에서, 특히 본 발명은 로봇팔(2)을 이용하여 프로펠러 거치대(3)에 거치된 프로펠러를 청소하는 방법 및 그 시스템에 대해 설명하도록 한다.In such a ship bottom cleaning and recovery system, the present invention will specifically describe a method and system for cleaning a propeller mounted on a propeller holder (3) using a robot arm (2).
도 2는 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 선체의 틈새 영역의 청소를 위한 매니퓰레이터를 포함하는 자율 청소 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면이다.Figure 2 is a diagram showing the overall configuration of the autonomous cleaning system including a manipulator for cleaning the gap area of the hull in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the gap area of the hull according to the present invention.
도 2를 참조하면, 자율 청소 시스템(1000)은 로봇 본체(100)와, 6 자유도 유압 구동식 매니퓰레이터(200)와, 브러시 도구(300)와, 레이저 카메라 시스템(400)과, 바이오 파울링 흡입 시스템(도시 생략)을 포함한다.Referring to Figure 2, the autonomous cleaning system 1000 includes a robot body 100, a 6-degree-of-freedom hydraulically driven manipulator 200, a brush tool 300, a laser camera system 400, and a bio-fouling system. Includes an intake system (not shown).
이러한 자율 청소 시스템(1000)은 선체 하부의 프로펠러(10)에 부착된 바이오 파울링 모조물을 청소한다.This autonomous cleaning system 1000 cleans bio-fouling replicas attached to the propeller 10 at the bottom of the hull.
- 자율 청소 시스템 -- Autonomous cleaning system -
틈새 영역에 대한 자율 청소 시스템(1000)은 상술한 바와 같이 로봇 본체(100)와, 6 자유도 유압 구동식 매니퓰레이터(200)와, 브러시 도구(300)와, 레이저 카메라 시스템(400)과, 바이오 파울링 흡입 시스템을 포함한다.As described above, the autonomous cleaning system 1000 for crevice areas includes a robot body 100, a 6-degree-of-freedom hydraulically driven manipulator 200, a brush tool 300, a laser camera system 400, and a bio Includes fouling suction system.
이러한 자율 청소 시스템(1000)은 선저의 복잡한 틈새 영역에 도달하기 위해 조작기를 사용하고, 유압 모터와 브러시로 구성된 브러시 도구(300)를 사용하여 바이오 파울링을 제거한다.This autonomous cleaning system 1000 uses a manipulator to reach complex crevice areas of the bilge and uses a brush tool 300 consisting of a hydraulic motor and a brush to remove biofouling.
또한, 본 시스템(1000)은 매니퓰레이터의 5번째 링크에 장착된 레이저 카메라 시스템(400)을 이용하여 프로펠러(10)를 감지 및 인식할 수 있으며, 바이오 파울링 흡입 시스템의 펌프를 이용하여 세척된 바이오 파울링을 포집할 수 있다.In addition, this system 1000 can detect and recognize the propeller 10 using the laser camera system 400 mounted on the 5th link of the manipulator, and uses the pump of the bio-fouling suction system to clean the bio-fouling system. Fouling can be captured.
이와 같은 자율 청소 시스템(1000)을 이용하여 선저의 복잡한 틈새 영역을 청소할 수 있다.This autonomous cleaning system 1000 can be used to clean complex crevice areas at the bottom of the ship.
바이오 파울링 흡입 시스템은 브러시 도구(300)에 의해 씻겨 내려가는 바이오 파울링을 흡입하고, 실험 수조 외부에서 생물학적 오염물을 여과한다.The biofouling suction system absorbs biofouling that is washed away by the brush tool 300 and filters biological contaminants outside the test tank.
이와 같이 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템은 후술하는 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에 의해 수행된다.In this way, the cleaning system for the hull gap area according to the present invention is performed by the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull gap area, which will be described later.
도 3은 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법의 전체 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.Figure 3 is a flow chart showing the overall flow of the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull gap area according to the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템(1000)의 자율 청소 방법은 초기 위치 세팅 단계(S100)와, 레이저 스캐닝 단계(S200)와, 경로 계획 단계(S300)와, 청소 단계(클리닝 단계)(S400)를 포함한다.Referring to Figure 3, the autonomous cleaning method of the cleaning system 1000 for the hull gap area according to the present invention includes an initial position setting step (S100), a laser scanning step (S200), a path planning step (S300), It includes a cleaning step (S400).
즉, 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템(1000)의 자율 청소 방법은 로봇 본체(100)와 연결된 매니퓰레이터(200)의 초기 위치를 세팅하는 초기 위치 세팅 단계(S100)와, 매니퓰레이터(200)의 레이저 카메라 시스템(400)이 프로펠러(10)를 스캔하는 레이저 스캐닝 단계(S200)와, 로봇 본체(100)에 의해 스캔된 프로펠러(10)를 청소하기 위한 청소 경로를 설계하는 경로 계획 단계(S300)와, 청소 경로에 따라 매니퓰레이터(200)의 브러시 도구(300)가 프로펠러(10)를 청소하는 청소(Cleaning) 단계(S400)를 포함한다.That is, the autonomous cleaning method of the cleaning system 1000 for the hull gap area according to the present invention includes an initial position setting step (S100) of setting the initial position of the manipulator 200 connected to the robot body 100, and the manipulator 200 )'s laser scanning step (S200) in which the laser camera system 400 scans the propeller 10, and a path planning step in which a cleaning path is designed to clean the propeller 10 scanned by the robot body 100 ( It includes a cleaning step (S300) and a cleaning step (S400) in which the brush tool 300 of the manipulator 200 cleans the propeller 10 according to the cleaning path.
초기 위치 세팅 단계(S100)에서는, 로봇 본체(100)와 연결된 매니퓰레이터(200)의 초기 위치를 세팅한다.In the initial position setting step (S100), the initial position of the manipulator 200 connected to the robot body 100 is set.
레이저 스캐닝 단계(S200)에서, 로봇 본체(100)는 프로펠러(10)를 스캔하기 위해 지그재그 경로로 매니퓰레이터(200)를 동작시킨다.In the laser scanning step (S200), the robot body 100 operates the manipulator 200 in a zigzag path to scan the propeller 10.
여기서, 지그재그 경로는 로봇 본체(100)와 프로펠러(10) 사이의 상대 위치 및 자세 추정을 보장하기 위해 레이저 카메라 시스템(400)의 적용 범위와 해상도를 고려한다.Here, the zigzag path takes into account the coverage and resolution of the laser camera system 400 to ensure relative position and posture estimation between the robot body 100 and the propeller 10.
이와 같은 경로 생성은 하기 수식 1에 의해 표현된다.Such path creation is expressed by Equation 1 below.
[수식 1][Formula 1]
여기서, 궤적, 즉 경로 생성은 3차 다항식 경로 계획에 기반하여 경로를 생성한다.Here, the trajectory, or path generation, generates a path based on a third-order polynomial path plan.
여기서, 입력은 웨이 포인트 위치(x, y, z, 롤, 피치, 요(yaw))와, 제한(속도, 시간)이고, 출력은 매 단계 매티퓰레이터(200)의 속도와 각속도이다.Here, the input is the waypoint position (x, y, z, roll, pitch, yaw) and the limit (velocity, time), and the output is the speed and angular velocity of the manipulator 200 at each step.
도 4는 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 정밀 레이저를 통하여 획득한 포인트 클라우드 맵을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 레이저 카메라 시스템의 레이저 스캐너로 획득되는 포인트 클라우드를 나타내는 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, ICP 매칭이 수행된 도면이다.Figure 4 is a diagram showing a point cloud map obtained through a precision laser in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull crevice area according to the present invention, and Figure 5 is a diagram showing the autonomous cleaning system for the hull crevice area according to the present invention. In the cleaning method, it is a diagram showing a point cloud acquired with a laser scanner of a laser camera system, and Figure 6 is a diagram showing ICP matching performed in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull gap area according to the present invention.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 로봇 본체(100)는 포인트 크라우드 맵과 레이저 카메라 시스템(400)으로부터 획득되는 점군 데이터와의 매칭을 수행한다.Referring to FIGS. 4 to 6 , the robot body 100 performs matching between a point cloud map and point cloud data obtained from the laser camera system 400.
좀 더 상세하게는 로봇 본체(100)는 포인트 클라우드 맵과 레이저 카메라 시스템(400)에 의한 측정 데이터 간의 ICP(Iterative Closest Point) 매칭을 수행한다.More specifically, the robot body 100 performs ICP (Iterative Closest Point) matching between the point cloud map and measurement data by the laser camera system 400.
이때, 레이저 스캐닝 단계(S200)는, 매칭된 데이터로 포인트 클라우드(Point Cloud)를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. At this time, the laser scanning step (S200) may include generating a point cloud from the matched data.
이에 의해, 프로펠러(10)의 상대 위치와 자세를 추종할 수 있다.Thereby, the relative position and attitude of the propeller 10 can be tracked.
다음, 매니퓰레이터(200)의 제어를 위해, 로봇 본체(100)의 축과 프로펠러(10) 축 사이의 균질 변환 행렬(Homogeneous Transformation Matrix)과, 자코비안 행렬(Jacobian Matrix)을 획득한다.Next, in order to control the manipulator 200, a homogeneous transformation matrix and a Jacobian matrix between the axis of the robot body 100 and the axis of the propeller 10 are obtained.
이러한 균질 변환 행렬과 자코비안 행렬은 하기 수식 2와 같다.These homogeneous transformation matrices and Jacobian matrices are given in Equation 2 below.
[수식 2][Formula 2]
매니퓰레이션(200)의 관절 끝단 제어기의 설계는 하기 수식 3과 같다.The design of the joint end controller of the manipulation 200 is as shown in Equation 3 below.
[수식 3][Formula 3]
또한, 매니퓰레이터(200)의 관절 속도-작업 공간 속도 변환은 하기 수식 4와 같다.Additionally, the joint speed-work space speed conversion of the manipulator 200 is expressed in Equation 4 below.
[수식 4][Formula 4]
그리고, 로봇 본체(100)는 포인트 클라우드 맵에서 관심 포인트의 법선 벡터를 추출한다.Then, the robot body 100 extracts the normal vector of the point of interest from the point cloud map.
여기서, 포인트 클라우드 맵 정보는, 레이저 카메라 시스템(400)을 이용하여 프로펠러(10)의 포인트 클라우드 로우 데이터를 수집하는 단계와, 수집된 포인트 클라우드 로우 데이터로부터 관심 영역을 추출하는 단계와, 추출된 관심 영역으로부터 웨이포인트를 생성하는 단계와, 생성된 웨이포인트를 이용하여 매니퓰레이터(200)의 궤적을 생성하는 단계와, 생성된 궤적과 프로펠러(10) 사이의 충돌을 시뮬레이터를 이용하여 체크하는 단계와, 충돌의 체크에 의해 생성된 궤적이 안전한 경로인지 여부를 판별하는 단계를 포함하는 전처리 단계에 의해 획득될 수 있다.Here, the point cloud map information includes collecting point cloud raw data of the propeller 10 using the laser camera system 400, extracting a region of interest from the collected point cloud raw data, and extracting the point cloud raw data of the propeller 10 using the laser camera system 400. Creating a waypoint from the area, generating a trajectory of the manipulator 200 using the generated waypoint, and checking collision between the generated trajectory and the propeller 10 using a simulator, It can be obtained by a preprocessing step including a step of determining whether the trajectory generated by checking for collision is a safe path.
경로 계획 단계(S300)에서, 로봇 본체(100)는 획득된 포인트 클라우드 데이터 세트의 깊이를 기반으로 관심 영역(Region Of Interest) 경계를 추출하고, 모든 관심 영역에 적용되도록 매니퓰레이터 끝단의 청소 경로를 설계한다.In the path planning step (S300), the robot body 100 extracts the boundary of the region of interest based on the depth of the acquired point cloud data set and designs the cleaning path at the end of the manipulator to be applied to all regions of interest. do.
로봇 본체(100)는 동적 시뮬레이터를 사용하여 경로 계획 중에 충돌 및 특이점 문제를 지속적으로 확인하고, 로봇 본체(100)에 충돌이 발생하면 경로 재계획을 수행한다.The robot body 100 uses a dynamic simulator to continuously check for collision and singularity issues during path planning, and performs path replanning when a collision occurs in the robot body 100.
여기서, 프로펠러(10) 청소 영역의 계획 중 충돌은 청소 툴과 프로펠러(10) 사이의 접촉 모델링을 통해 조정하게 된다.Here, the collision during planning of the cleaning area of the propeller 10 is adjusted through contact modeling between the cleaning tool and the propeller 10.
예컨대, 매니플레이터(200)의 끝단 및 브러시 도구(300)의 툴 브라켓과 프로펠러(10) 사이의 접촉을 모델링하게 되며, 침투량(Penetration) 검출을 위한 접촉 파라미터를 조정하게 된다.For example, the contact between the end of the manipulator 200 and the tool bracket of the brush tool 300 and the propeller 10 is modeled, and the contact parameters for detecting penetration are adjusted.
이때, Spring stiffness = 0 N / ㎜ 이고, Damping coefficient = 0.01 N / ㎜ / s 이다.At this time, spring stiffness = 0 N / ㎜ and Damping coefficient = 0.01 N / ㎜ / s.
이와 같은 매니퓰레이션(200)의 끝단 및 브러시 도구(300)의 툴 브라켓과 프로펠러(10) 사이의 접촉은 침투량을 분석하여 조정하게 된다.The contact between the tip of the manipulation 200 and the tool bracket of the brush tool 300 and the propeller 10 is adjusted by analyzing the amount of penetration.
한편, 비접촉 영역에 대한 분석은 후처리를 통한 비접촉 영역 분석 및 경로 데이터의 출력을 통해 이루어지며, 이를 통해 경로의 재생성 및 제어 입력으로 활용하게 된다.Meanwhile, the analysis of the non-contact area is done through non-contact area analysis through post-processing and output of path data, which is used to regenerate the path and as control input.
도 7은 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 원본 클라우드 포인트 맵과, 레이저 카메라 시스템(400)에 의한 측정 데이터 간의 ICP(Iterative Closest Point) 매칭을 수행하여 복원된 프로펠러(10)에 대한 클라우드 포인트를 이용하여 경로점을 생성한 도면이다.Figure 7 shows a propeller restored by performing ICP (Iterative Closest Point) matching between the original cloud point map and the measured data by the laser camera system 400 in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull gap area according to the present invention. This is a drawing in which path points were created using cloud points for (10).
도 7을 참조하면, 원본 클라우드 포인트로부터 사전에 검출한 경로점을 복원된 프로펠러(10)로 투영된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7, it can be seen that the path point previously detected from the original cloud point is projected onto the restored propeller 10.
청소 단계(S400)에서, 로봇 본체(100)는 모든 단계에서 원하는 매니퓰레이터 끝단 위치 및 자세 궤적을 고려하여, 매니퓰레이터(200)의 각 관절 속도를 제어한다.In the cleaning step (S400), the robot body 100 controls the speed of each joint of the manipulator 200 in consideration of the desired manipulator end position and posture trajectory in all steps.
로봇 본체(100)는 피드백 제어기를 이용하여 궤적 오차를 보정하고, 특이값 분해 분석을 이용하여 특이점 및 과입력을 체크한다.The robot body 100 corrects trajectory errors using a feedback controller and checks for outliers and excessive input using singular value decomposition analysis.
- 실험 -- Experiment -
본 발명에 따른 자율 청소 시스템(1000)의 성능을 검증하기 위해 프로펠러(10)에 대한 청소 실험을 수행한다.To verify the performance of the autonomous cleaning system 1000 according to the present invention, a cleaning experiment is performed on the propeller 10.
프로펠러(10) 청소 테스트는 실험용 수조로 수행한다.The propeller (10) cleaning test is performed in a laboratory water bath.
수조의 수위는 2.1 m 이고, 로봇 본체(100)는 견인차에서 핸들링된다.The water level of the water tank is 2.1 m, and the robot body 100 is handled on a tow truck.
프로펠러(10)는 수조 바닥에 배치되고, 바이오 파울링 모조물은 양면 접착폼 테이프를 사용하여 블레이드에 부착된다.The propeller 10 is placed on the bottom of the water tank, and the biofouling replica is attached to the blades using double-sided adhesive foam tape.
실험은 6번을 수행하였다.The experiment was performed 6 times.
각 실험에서, 자율 청소 시스템(1000)은 매니퓰레이터(200)의 작업 공간을 고려한 실험에서 단일 블레이드를 세척하며, 실험마다 프로펠러(10)의 각도를 변경한다.In each experiment, the autonomous cleaning system 1000 cleans a single blade in the experiment considering the work space of the manipulator 200, and changes the angle of the propeller 10 for each experiment.
도 8은 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 레이저 스캐닝의 실험 결과를 나타내는 도면이고, 도 9는 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법에서, 복원 결과를 나타내는 도면이다.Figure 8 is a diagram showing the experimental results of laser scanning in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull crevice area according to the present invention, and Figure 9 is a diagram showing the experimental results of laser scanning in the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull crevice area according to the present invention, This is a drawing showing the restoration result.
- 결과 -- result -
[표 1][Table 1]
표 1을 참조하면, 본 발명에 따른 프로펠러(10) 세척 실험은 만족스러운 성능을 나타낸다.Referring to Table 1, the propeller 10 cleaning experiment according to the present invention shows satisfactory performance.
- 결론 -- conclusion -
본 발명에서는 선체의 틈새 영역에 대해 다중 자유도 매니퓰레이터(200)를 사용하여 청소하는 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법을 제공한다.The present invention provides an autonomous cleaning method of a cleaning system for a gap area of a hull that cleans the gap area of a hull using a multi-degree-of-freedom manipulator 200.
로봇 본체(100)는 레이저 카메라 시스템(400)을 이용하여 프로펠러(10) 자세를 추정하고, 동적 시뮬레이션을 통해 최적의 경로와 충돌을 확인할 수 있다.The robot body 100 can estimate the posture of the propeller 10 using the laser camera system 400 and confirm the optimal path and collision through dynamic simulation.
검증 테스트는 수조에서 진행되며 합리적인 세척 성능을 확인할 수 있다.Verification tests are conducted in a water bath and can confirm reasonable cleaning performance.
한편, 본 발명에 따른 선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법은 로봇 본체(100)와 연결된 매니퓰레이터(200)의 레이저 카메라 시스템(400)에 의해 프로펠러를 스캔하는 단계와, 로봇 본체(100)에 의해, 포인트 클라우드 맵 정보와 레이저 카메라 시스템(400)으로부터 획득되는 점군 데이터와의 매칭을 수행하는 단계와, 로봇 본체(100)에 의해, 매칭된 데이터로 포인트 클라우드를 생성하는 단계와, 매니퓰레이터(200)의 회전과, 평행 이동을 통해 최적 경로를 찾는 단계와, 매니퓰레이터(200)와 프로펠러(10) 사이의 충돌 부분을 배제하는 단계와, 매니퓰레이터(200)를 제어하는 단계를 포함할 수도 있다.Meanwhile, the autonomous cleaning method of the cleaning system for the hull gap area according to the present invention includes the steps of scanning the propeller by the laser camera system 400 of the manipulator 200 connected to the robot body 100, and the robot body 100 A step of performing matching between point cloud map information and point cloud data acquired from the laser camera system 400, a step of generating a point cloud with the matched data by the robot body 100, and a manipulator ( It may include a step of finding an optimal path through rotation and parallel movement of the manipulator 200, a step of excluding a collision between the manipulator 200 and the propeller 10, and a step of controlling the manipulator 200.
이와 같이 본 발명에 의하면, 선체의 틈새 영역에 대해 다중 자유도 매니퓰레이터를 사용하여 청소하는 효과가 있다.In this way, according to the present invention, there is an effect of cleaning the gap area of the hull using a multi-degree-of-freedom manipulator.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.Above, various preferred embodiments of the present invention have been described by giving some examples, but the description of the various embodiments described in the "Detailed Contents for Carrying out the Invention" section is merely illustrative and the present invention Those skilled in the art will understand from the above description that the present invention can be implemented with various modifications or equivalent implementations of the present invention.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.In addition, since the present invention can be implemented in various other forms, the present invention is not limited by the above description, and the above description is intended to make the disclosure of the present invention complete and is commonly used in the technical field to which the present invention pertains. It is provided only to fully inform those with knowledge of the scope of the present invention, and it should be noted that the present invention is only defined by each claim in the claims.
100 : 로봇 본체
200 : 매니퓰레이터
300 : 브러시 도구
400 : 레이저 카메라 시스템
1000 : 자율 청소 시스템100: robot body
200: Manipulator
300: Brush tool
400: Laser camera system
1000: Autonomous cleaning system
Claims (15)
상기 매니퓰레이터의 레이저 카메라 시스템이 프로펠러를 스캔하는 레이저 스캐닝 단계;
상기 로봇 본체에 의해 스캔된 상기 프로펠러를 청소하기 위한 청소 경로를 설계하는 경로 계획 단계; 및
상기 청소 경로에 따라 상기 매니퓰레이터의 브러시 도구가 상기 프로펠러를 청소하는 청소(Cleaning) 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법.
An initial position setting step of setting the initial position of the manipulator connected to the robot body;
A laser scanning step in which the laser camera system of the manipulator scans the propeller;
A path planning step of designing a cleaning path for cleaning the propeller scanned by the robot body; and
Characterized in that it includes a cleaning step in which the brush tool of the manipulator cleans the propeller according to the cleaning path,
Autonomous cleaning method of the cleaning system for hull crevice areas.
상기 레이저 스캐닝 단계는,
상기 로봇 본체가 상기 프로펠러를 스캔하기 위해 지그재그 경로로 상기 매니퓰레이터를 동작시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법.
According to claim 1,
The laser scanning step is,
characterized in that the robot body operates the manipulator in a zigzag path to scan the propeller.
Autonomous cleaning method of the cleaning system for hull crevice areas.
상기 지그재그 경로는 상기 로봇 본체와 상기 프로펠러 사이의 상대 위치 및 자세 추정을 보장하기 위해, 상기 레이저 카메라 시스템의 적용 범위와 해상도를 고려하는 것을 특징으로 하는,
선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법.
According to claim 2,
Characterized in that the zigzag path takes into account the application range and resolution of the laser camera system to ensure relative position and posture estimation between the robot body and the propeller.
Autonomous cleaning method of the cleaning system for hull crevice areas.
상기 레이저 스캐닝 단계는,
상기 로봇 본체가 포인트 클라우드 맵 정보와 상기 레이저 카메라 시스템으로부터 획득되는 점군 데이터와의 매칭을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법.
According to claim 2,
The laser scanning step is,
Characterized in that the robot main body performs matching between point cloud map information and point cloud data obtained from the laser camera system,
Autonomous cleaning method of the cleaning system for hull crevice areas.
상기 레이저 스캐닝 단계는,
매칭된 데이터로 포인트 클라우드(Point Cloud)를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법.
According to claim 4,
The laser scanning step is,
Characterized in that it includes the step of generating a point cloud from the matched data.
Autonomous cleaning method of the cleaning system for hull crevice areas.
상기 레이저 스캐닝 단계는,
상기 로봇 본체의 축과 상기 프로펠러 축 사이의 균질 변환 행렬(Homogeneous Transformation Matrix)을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법.
According to claim 2,
The laser scanning step is,
Characterized in that it comprises the step of obtaining a homogeneous transformation matrix between the axis of the robot body and the propeller axis.
Autonomous cleaning method of the cleaning system for hull crevice areas.
상기 레이저 스캐닝 단계는,
상기 로봇 본체가 상기 포인트 클라우드 맵에서 관심 포인트의 법선 벡터를 추출하는 것을 특징으로 하는,
선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법.
According to claim 4,
The laser scanning step is,
Characterized in that the robot body extracts the normal vector of the point of interest from the point cloud map,
Autonomous cleaning method of the cleaning system for hull crevice areas.
상기 경로 계획 단계는,
상기 로봇 본체가 획득된 포인트 클라우드 데이터 세트의 깊이를 기반으로 관심 영역 경계를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법.
According to claim 4,
The route planning step is,
Characterized in that the robot body comprises extracting a region of interest boundary based on the depth of the acquired point cloud data set,
Autonomous cleaning method of the cleaning system for hull crevice areas.
상기 경로 계획 단계는,
상기 관심 영역 경계가 모든 관심 영역에 적용되도록 상기 매니퓰레이터 끝단의 청소 경로를 설계하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법.
According to claim 8,
The route planning step is,
Characterized in that it includes the step of designing a cleaning path at the end of the manipulator such that the region of interest boundary applies to all regions of interest.
Autonomous cleaning method of the cleaning system for hull crevice areas.
상기 경로 계획 단계는,
상기 로봇 본체가 동적 시뮬레이터를 사용하여 경로 계획 중 충돌 또는 특이점을 확인하고, 상기 로봇 본체에 충돌이 발생하면 경로 재계획을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법.
According to clause 9,
The route planning step is,
Characterized in that the robot body uses a dynamic simulator to check collisions or outliers during path planning, and performing path replanning when a collision occurs in the robot body.
Autonomous cleaning method of the cleaning system for hull crevice areas.
상기 청소 단계는,
상기 로봇 본체가 원하는 상기 매니퓰레이터 끝단 위치 및 자세 궤적을 고려하여 상기 매니퓰레이터의 각 관절 속도를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법.
According to claim 8,
The cleaning step is,
Characterized in that it includes the step of controlling the speed of each joint of the manipulator in consideration of the end position and posture trajectory of the manipulator desired by the robot body.
Autonomous cleaning method of the cleaning system for hull crevice areas.
상기 로봇 본체는 피드백 제어기를 이용하여 궤적 오차를 보정하고, 특이값 분해 분석을 이용하여 특이점 및 과입력을 체크하는 것을 특징으로 하는,
선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법.
According to claim 11,
The robot body is characterized in that trajectory errors are corrected using a feedback controller, and singular points and excessive input are checked using singular value decomposition analysis.
Autonomous cleaning method of the cleaning system for hull crevice areas.
상기 포인트 클라우드 맵 정보는,
상기 레이저 카메라 시스템을 이용하여 상기 프로펠러의 포인트 클라우드 로우 데이터를 수집하는 단계;
수집된 상기 포인트 클라우드 로우 데이터로부터 관심 영역을 추출하는 단계;
추출된 상기 관심 영역으로부터 웨이포인트를 생성하는 단계;
생성된 상기 웨이포인트를 이용하여 상기 매니퓰레이터의 궤적을 생성하는 단계;
생성된 상기 궤적과 상기 프로펠러 사이의 충돌을 시뮬레이터를 이용하여 체크하는 단계;
상기 충돌의 체크에 의해 상기 궤적이 안전한 경로인지 여부를 판별하는 단계;를 포함하는 전처리 단계에 의해 획득되는 것을 특징으로 하는,
선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법.
According to claim 4,
The point cloud map information is,
collecting point cloud raw data of the propeller using the laser camera system;
extracting a region of interest from the collected point cloud raw data;
generating a waypoint from the extracted region of interest;
generating a trajectory of the manipulator using the generated waypoint;
Checking a collision between the generated trajectory and the propeller using a simulator;
Characterized in that it is obtained by a preprocessing step including; determining whether the trajectory is a safe path by checking the collision,
Autonomous cleaning method of the cleaning system for hull crevice areas.
A cleaning system for hull crevice areas carrying out autonomous cleaning according to the method according to any one of claims 1 to 13.
상기 로봇 본체에 의해, 포인트 클라우드 맵 정보와 상기 레이저 카메라 시스템으로부터 획득되는 점군 데이터와의 매칭을 수행하는 단계;
상기 로봇 본체에 의해, 매칭된 데이터로 포인트 클라우드를 생성하는 단계;
상기 매니퓰레이터의 회전과, 평행 이동을 통해 최적 경로를 찾는 단계;
상기 매니퓰레이터와 상기 프로펠러 사이의 충돌 부분을 배제하는 단계; 및
상기 매니퓰레이터를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
선체 틈새 영역에 대한 청소 시스템의 자율 청소 방법.
scanning the propeller by a laser camera system of a manipulator connected to the robot body;
performing matching, by the robot body, between point cloud map information and point cloud data acquired from the laser camera system;
Generating a point cloud with matched data by the robot body;
finding an optimal path through rotation and parallel movement of the manipulator;
excluding collisions between the manipulator and the propeller; and
Characterized in that it includes; controlling the manipulator,
Autonomous cleaning method of the cleaning system for hull crevice areas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220099899A KR20240022021A (en) | 2022-08-10 | 2022-08-10 | Autonomous cleaning method of cleaning system for niche area of ship hull |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220099899A KR20240022021A (en) | 2022-08-10 | 2022-08-10 | Autonomous cleaning method of cleaning system for niche area of ship hull |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240022021A true KR20240022021A (en) | 2024-02-20 |
Family
ID=90056706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220099899A KR20240022021A (en) | 2022-08-10 | 2022-08-10 | Autonomous cleaning method of cleaning system for niche area of ship hull |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240022021A (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102217839B1 (en) | 2020-09-28 | 2021-02-22 | 한국해양과학기술원 | A plant for cleaning ship hull surface |
-
2022
- 2022-08-10 KR KR1020220099899A patent/KR20240022021A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102217839B1 (en) | 2020-09-28 | 2021-02-22 | 한국해양과학기술원 | A plant for cleaning ship hull surface |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10414473B2 (en) | Subsea structure cleaning apparatus and method | |
| Hachicha et al. | Innovative design of an underwater cleaning robot with a two arm manipulator for hull cleaning | |
| Kato et al. | Pectoral fin model for maneuver of underwater vehicles | |
| Kitts et al. | Field operation of a robotic small waterplane area twin hull boat for shallow‐water bathymetric characterization | |
| Bibuli et al. | Unmanned surface vehicles for automatic bathymetry mapping and shores' maintenance | |
| Jeong et al. | Catabot: Autonomous surface vehicle with an optimized design for environmental monitoring | |
| KR20240022021A (en) | Autonomous cleaning method of cleaning system for niche area of ship hull | |
| JP7491948B2 (en) | ROBOT, SYSTEM AND METHOD FOR UNDERWATER MONITORING AND MAINTENANCE OF A VESSEL - Patent application | |
| Narewski | HISMAR-underwater hull inspection and cleaning system as a tool for ship propulsion system performance increase | |
| Bohlander et al. | Review of options for in-water cleaning of ships | |
| Kato et al. | Development of biology-inspired autonomous underwater vehicle" BASS III" with high maneuverability | |
| KR102643164B1 (en) | Underwater hull cleaning robotic system using force control and cleaning method using the system | |
| CN110000792A (en) | Path method of adjustment, device, equipment and the storage medium of ship wall cleaning robot | |
| Park et al. | Autonomous Cleaning System Using Manipulator for Niche Area of Ship Hull: A Preliminary Study | |
| Rasal | Navigation & control of an automated swath surface vessel for bathymetric mapping | |
| Akinfiev et al. | A brief survey of ship hull cleaning devices. | |
| De Oliveira | The enemy below-adhesion and friction of ship hull fouling | |
| Tani et al. | Stereo Vision System for Autonomous Ship Hull Inspection | |
| Curran et al. | Analyzing the current market of hull cleaning robots | |
| Rijkens et al. | The hydrodynamic comparison between a conventional and an Axe Bow frigate hull | |
| Anderson et al. | Design and Fabrication of an Underwater Robot for Boat Propeller Blade Algae Detection and Removal | |
| US11999450B2 (en) | Robot, system and a method for underwater monitoring and maintenance of a ship's hull | |
| Belibassakis et al. | Flapping-foil thrusters augmenting ship propulsion in waves | |
| Kim et al. | The propulsion committee: final report and recommendations to the 25th ITTC | |
| Soares et al. | Towards Green Marine Technology and Transport |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal |