전도 측정용 로봇 안녕하십니까. 주간 4조 졸업연구 중간발표를 시작 하겠습니다. 장 호 진 이 재 우 조 현 진 김 곤 수

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1 전도 측정용 로봇 안녕하십니까. 주간 4조 졸업연구 중간발표를 시작 하겠습니다. 장 호 진 이 재 우 조 현 진 김 곤 수 지도 교수 : 이응혁 교수님 1

2 차례 1. 연구 배경 및 목적 2. 시스템 구성 3. 구현 방법 및 세부 내용 4. 업무 진행 일정 5. 업무 분담
저희 발표 내용으로는 연구 배경 및 목적, 로봇 시스템구성 구현 방법 및 세부 내용, 졸업 연구 추후 진행 일정과 팀원의 업무 분담, 순으로 발표를 시작 하겠습니다 4. 업무 진행 일정 5. 업무 분담

3 1-1. 연구 배경 및 목적 먼저 연구 배경 및 목적입니다.
개발 배경으로는 산업현장에서의 추락, 전도, 낙하, 협착, 붕괴 등 다양한 안전사고가 발생가게 됩니다. 여기서 전도에 의한 사고는 해마나 늘어나는 추세입니다. 산업안전관리공단 중대재해원인분석보고서(2001)

4 1-1. 연구 배경 전도 위험이란? 산업환경 산업 현장이나 실내에서 바닥의 미끄러운 정도를 나타냄 수동으로 작업.
공간과 시간적인 제약 및 안전성 확보 어려움 여기서 전도 위험이란 산업현장이나 실내에서 바닥의 미끄러운 정도를 말합니다. 전도의 의한 사고로 추락 및 협착 등으로 대형사고로 이어 지는 경우가 다반사 입니다. 산업 현장에서 미끄러움을 인식 못하는 이유는 몸이 눈에 보이는 낙하의 위험. 또는 충돌의 위험을 대비하기 때문입니다. 그러나 산업현장에서는 전도위험 측정을 수동으로 작업하거나 공간과 시각적인 제약 등을 확보하기 어려운 상태입니다.

5 1-2. 연구 목적 1. 전도 위험성을 평가 할 수 있는 로봇 개발 2. 로봇의 위치 및 장애물 인식을 위한 센서 시스템 개발
3. 사용자 편의 인터페이스 시스템 구축 그래서 저희 팀의 연구 목적은 전도 위험성을 평가 할 수 있는 로봇 개발을 목표로 하고 있습니다. 이 로봇은 위치 및 장애물인식 할 수 있고 UI 시스템이 적용되어있으며 원격으로 제어 가능한 환경을 구축하는 것이 저희 목표 입니다. 4. 전도평가용 로봇을 위한 원격제어 및 사용자 프로그램 개발

6 2. 시스템 구성 로봇 상단 센서 및 제어 레이어 배터리 레이어 구동기기, 구동 제어기, 전원 레이어
전장 : 420mm, 높이 : 230mm, 중량: 약23Kg 로봇 상단 센서 및 제어 레이어 로봇 시스템 구성입니다. 로봇은 전체 세 개의 레이어로 구성 되어있으며, 각각의 레이어 마다 전원 모듈, 모션제어 모듈, 센서모듈 등이 장착 되어있고 무게중심은 로봇 아랫부분에 두었습니다. 배터리 레이어 구동기기, 구동 제어기, 전원 레이어

7 2.시스템 구성 로봇 하드웨어 흐름도 로봇은 48V의 배터리 전원으로 5V, 12V, 24V, 48V로 분리되는 파워컨트롤러가 있어 각 모듈에 분배 해줍니다.

8 2. 시스템구성 로봇 data 흐름도 주 제어 PC (Main PC) 초음파 센서 모터 구동 드라이브 IR-스캐너
초음파로 측정된 거리 값 초음파 센서 모터 구동 드라이브 모터 구동 명령 IR-스캐너 블루투스 모듈 전방 45˚시야 값 모듈 별 데이터 송수신 파워 컨트롤러 전류 및 전압 측정 값 전도측정 센서 시스템 구성으로는 모듈 별 센서에서 측정된 데이터는 RS-232로 UMPC와 연결을 하여 PC제어를 하는 시스템 입니다. 그리고 UMPC, 즉 대상 PC는 블루투스 모듈로 원격 주 제어 PC와 연결되어 로봇의 원격 제어가 가능합니다. 블루투스 모듈 전도 데이터 값 대상 PC (UMPC) 로봇 위치 및 각도 값 USB to Serial IGS4 센서

9 3. 구현 방법 및 세부 내용 : 장애물 감지(1) (l: 거리, t: 시간) 초음파 센서 초음파 링 구조
초음파의 트랜스 듀서를 사용 초음파 빔 발사 한 후 물체에 반사 되어 돌아오는 초음파 에코가 수신 되기 전까지의 소요 시간 측정 장애물 거리 측정 센서 초음파 거리 측정 식 -초음파는 약344m/s의 음속으로 공기 중 전파 30도 각도로 로봇 둘레의 일정한 간격으로 배치 전진 방향 180˚ 를 감지 우선 장애물 감지를 위해 반사 형 초음파 센서를 사용했습니다. 초음파센서는 초음파의 물리적 신호를 전기적 신호로 변환시키는 센서로 상온의 공기 중에서 334m/s로 전파 가능합니다. 저희 로봇에는 30도 간격으로 1미터 전방 180도 를 감지 하기 위해 7개의 초음파 센서를 장착 했습니다. (l: 거리, t: 시간)

10 3. 구현 방법 및 세부 내용 : 장애물 감지(1) 1.디바이스 open 2.초음파 사용 개수,동작순서 설정.
초음파 센서 S/W흐름도 1.디바이스 open 2.초음파 사용 개수,동작순서 설정. 3.Application ->Run실행 4.초음파 ID와 거리 데이터값이 리턴 초음파 센서의 소프트웨어 흐름도 입니다. 각각의 초음파센서의 측정값을 읽어 들여 거리 값을 계산하고 각 센서의 거리데이터 값을 리턴 해주는 방식입니다.

11 3. 구현 방법 및 세부 내용 : 장애물 감지(1) 초음파 거리측정 결과 물체 감지 전 물체 감지
각 초음파 센서의 측정 결과입니다. 좌측에는 장애물이 없는 상태이고. 우측은 장애물이 300mm의 거리 안에 위치 했을 때의 측정 결과입니다. 우측 그림을 보면 두 개의 센서에 의해 그래프의 1번과 2번의 갑이 0으로 변동 것을 확인 하실 수 있습니다. 물체 감지 전 물체 감지 300mm 전방에 물체인식, 오차율 10mm 이내

12 3. 구현 방법 및 세부 내용 : 위치 인식 Indoor GPS Indoor GPS 설치 방법
로봇의 정확한 절대좌표를 인식 하기 위해 사용 전도 측정 중 모터의 슬립 현상 보정용으로 사용자가 원하는 방향으로 정확히 이동하도록 주행제어의 DATA를 읽어옴 Indoor GPS 설치 방법 위치 인식 부분입니다. 로봇의 위치 인식은 모터의 슬립현상을 보정용으로 인도어 gps를 사용합니다. 인도어 gps도 대향 형 초음파센서의 트랜스 듀서를 이용한 방식입니다.

13 3. 구현 방법 및 세부 내용 : 위치 인식 Indoor GPS S/W 순서도 DSP보드->송신기
RF signal을 보내어 수신 송신기의 발진 회로를 통해 수신기로 보내짐 수신기는 신호 증폭 DSP보드로 전송 A/D converting을 통해 거리를 계산 DSP보드에서 송신기로 RF시그널을 보내어 이를 수신하면 초음파 송신기는 초음파 수신기로 초음파신호를 날리게 됩니다. 이를 수신한 수신기는 DSP보드로 데이터를 전송하고 DSP보드는 A/D컨버터를 통해서 거리를 계산할 수 있습니다.

14 3. 구현 방법 및 세부 내용 : 위치 인식 Indoor GPS 거리 및 상대각 공식 X축 ① ② ③ ④ 거리 l 목표지점
X2 : 이동할 x좌표 y2 : 이동할 y좌표` 목표지점 X1 : 현재 DATA x축 Y1 : 현재 DATA y축 Y축 A/D 컨버터로 거리를 계산된 값으로 위의 공식으로 로봇의 움직이는 방향 및 거리를 계산할 수 있습니다. 이동할 거리는 이동할 좌표에서 현 좌표를 뺀 값의 x + y의 제곱근이 됩니다. 그리고 로봇의 이동 각 즉, θ(세타)는 이동할 좌표에 현 좌표를 뺀 값의 아크 탄젠트 x – y 를 한 값이 됩니다.

15 3. 구현 방법 및 세부 내용 : 위치 인식 Indoor GPS 출력 로봇의 위치인식 X축 : 2000mm
측정공간 X축 : 2000mm Y축 : 2000mm 측정위치 X축 : 1350mm Y축 : 950mm igs4 값 테스트 결과입니다… 2M X 2M의 공간에 IGS4수신기의 위치에 따라 값이 변화하는걸 볼 수 있습니다. 다음은 IR스케너입니다. 로봇의 위치인식 오차율 30mm 이내로 측정

16 IR-스캐너(PBS-03JN-CE) 지향각 및 spec
3. 구현 방법 및 세부 내용 : 장애물 인식 IR-스캐너(PBS-03JN-CE) 지향각 및 spec IR 스케너는 장애물 인식 장치로 사용할 예정입니다. 기존 초음파 센서로도 측정 가능 하지만 산업현장이 잦은 노이즈가 많은 환경이기 때문에 노이즈에 강한 IR 센서로 선정 하였습니다. 이 센서는 24V동작에 측정 각이 180도, 측정 거리는 최대 3M까지 측정이 가능 합니다.

17 3. 구현 방법 및 세부 내용 : 장애물 인식 IR-스캐너 프로토콜 통신사양 통신순서 IR 스캐너의 통신부분입니다.
IR 스캐너는 RS232방식으로 57600bps의 보오레이트를 갖습니다. 통신순서는 PC, 즉 UMPC에서 링크 검증 신호를 보내면 IR스캐너가 인증 코드 생성 데이터을 송신합니다. PC에서 인증코드를 생성하여 IR스캐너에 송신하게 되면 IR스캐너는 링크 인증 확인 신호를 다시 송신 하게 됩니다. 그리고 PC에서 거리데이터를 요청신호를 보내면 IR스캐너는 거리 데이터를 전송하게 됩니다. 이때 링크 미 연결 시에는 거리 데이터 요청 신호를 보내도 IR스캐너는 거리 데이터를 송신 하지 않습니다.

18 3. 구현 방법 및 세부 내용 : 참고 사진 전도 측정 로봇 동작 동영상 전도위험 측정 로봇 동작 영상입니다.
동영상을 보겠습니다. - 동영상 설명 -

19 4. 진행 사항 진행 완료 진행 예정 알고리즘 개선 완료 로봇 구동 및 사용자 프로그램 제작 및 연동 위치 인식 센서 연동
전도 측정 장치 제작 진행 완료 로봇 외형 배선 작업 완료 진행 예정 진행사항입니다. 지금까지 모듈 별 테스트와 로봇 외형조립은 완료가 되어 있는 상태입니다. 앞으로의 계획은 로봇의 위치 인식 모듈의 연동, 전도 측정장치 제작, 모션제어 그리고 UI 프로그램을 제작할 예정입니다. 각 모듈 TEST 완료 기구부 완료

20 5. 업무 분담 장 호 진 이 재 우 조 현 진 김 곤 수 PC S/W(대상PC-UMPC) 센서부(전도 측정 센서)
센서부 (IGS4) 센서부 (초음파 센서) 이 재 우 센서부(전도 측정 센서) 기구부(측정 장치 모델링) 로봇 내부 배선처리 조 현 진 제어모듈(파워 컨트롤러-AVR) IR-스캐너 업무 분담으로는 저는 전도측정부와 전체적인 기구 수정을 맞았고 장호진 학생은 위치 인식센서와 초음파센서의 문제점 보정을 맞고 있습니다. 김곤수 학생은 모션제어와 대상PC를 원격제어 할 수 있는 프로그램의 제작을 할 것이며, 조현진 학생은 전원부의 제어와 IR스캐너의 연동을 맞고 있습니다. 김 곤 수 PC S/W(원격PC-MFC) 제어모듈(모터 드라이브-DSP)

21 감사합니다