다관절 해저보행로봇의 자율운용기술 개발을 위한 선행 연구

Abstract

부유식 수중 무인 잠수정(UUVs)은 근해 환경의 강조류, 와류, 얕은 수심 등으로 인해 해저 기뢰 탐지 및 제거 임무 수행에 어려움이 따른다. 이를 해결하기 위해, 해저에 착지하여 기뢰를 제거하는 해저보행로봇이 개발되었고, 현재 이 시스템의 자율운용기술이 연구되고 있다. 그러나 실해역 환경에서의 자율운용 연구는 높은 비용이 수반되며, 많은 인력의 시간과 노력이 요구되기 때문에 실험과 검증이 매우 어렵다는 한계가 있다. 본 연구는 실해역 환경 실험에 앞서, 4족 보행로봇을 활용한 다관절 해저보행로봇의 자율운용 선행 연구를 수행하였다. 이는 기뢰 제거 임무 수행에 필요한 전역 지도 작성, 실시간 위치 추정, 경로 계획 및 추종, 지형 인식, 보행 패턴 변환을 통합한 프레임워크 개발에 중점을 두었다. 마지막으로, 제한된 수중 환경을 모사한 복도 환경에서 경로 추종 및 보행 패턴 변환 통합 실험을 통해, 해저 환경에서도 적용 가능한 자율운용기술 프레임워크의 가능성을 검증하였다.

Underwater unmanned vehicles(UUVs) face difficulties in accomplishing naval mine detection and removal missions due to strong currents, eddies, and shallow waters in coastal environment. To address these challenges, an underwater walking mine-sweeping robot has been developed and its autonomous operation technology is currently being studied. However, autonomous operation research in real underwater environments involves high costs. Moreover, it is difficult to experiment and validate due to the significant amount of manpower, time, and effort required. Before conducting experiments in a real underwater environment, we conducted a preliminary study on the autonomous operation of a multi-legged underwater robot using a quadruped walking robot. This study was focused on developing a framework that integrates global mapping, real-time localization, path planning and following, terrain recognition, and walking pattern transformation required for mine-sweeping. Finally, we verified the applicability of the autonomous operation technology framework to the underwater environments through integrated experiments on path following and walking pattern transformation in a hallway environment simulating a limited underwater environment.