회전 소나빔을 갖는 초소형 수상로봇의 메커니즘 개발

Abstract

최근에는 크기 및 비용의 관점에서 많은 장점을 갖는 초소형 해양로봇(Micro Marine Robot : MMR)의 개발 및 적용에 대한 요구가 증가하고 있다. 하지만 국내에서는 그 기반이 매우 부족한 상황이다. 다행히도 초소형 수상로봇(Micro Surface Robot : MSR)의 장애물회피와 관련해서는 크기와 성능의 관점에서 최적화되어 4방향 탐지가 가능한 장애물회피소나(Obstacle Avoidance Sonar : OAS)가 개발되었으나, 제한된 빔폭(beam width) 및 탐지거리를 갖는 고정 소나빔의 사용으로 인하여 장애물의 형상에 따라 탐지성능이 저하되는 문제점이 존재했다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 논문에서는 평기어(spur gear) 및 서보모터를 활용하여 회전 소나빔을 구현한 MSR의 메커니즘을 제안하였다. 제안된 메커니즘의 검증을 위해 다각 평면 장애물에 대한 MSR의 벽면 추적(wall-tracking) 문제를 고려하였고, 탐지성능 및 구동명령 측면에서 기존의 고정 소나빔 적용 시와 비교 및 분석을 수행하였다. 실험결과는 제안된 메커니즘의 타당성을 보여준다. Recently, the needs for the development and application of the micro marine robot (MMR) which has the advantages in terms of size and cost are increasing. However, the basis is very short in the domestic. While the obstacle avoidance sonar (OAS) which was optimized in terms of size and performance and has the ability of 4-directional detection was developed for the obstacle avoidance of the micro surface robot (MSR) fortunately, the problem that the detection performance is degraded according to the shape of the obstacle because of using the fixed sonar-beam with the limited beam width and detection range exists. To solve this problem, the MSR mechanism that implements the rotating sonar-beam using the spur gear and the servo motor is proposed in this paper. To verify the performance of the proposed mechanism, the wall-tracking of the MSR is considered and the comparison and analysis in term of detection performance and actuation command is performed with conventional fixed sonar-beam. The test results show the validity of the proposed mechanism.