국가연구개발성과

연구보고서
지반-지형역학 특성을 반영한 월면 로버의 3D 비전기반 최적 경로추종 주행해석 기술 개발 (Development of optimum rover wheel operation technique with path following method based on 3D vision considering wheel trafficability and soil properties)

상세데이터 조회
등록번호 TRKO202500025154 발행년월 2024-02
발행기관명 배재대학교 발행국가/사용언어 대한민국 /국문
발주기관 한국연구재단 과제관리(전문)기관 한국연구재단
키워드 월면로버;경로추종;지형역학;3D비전;차륜주행해석;
Lunar rover;Path following;Trafficability;3D vision;wheel operation analysis;
초록
□ 연구개요
① 월면토 상 차륜의 미끄러짐(slip)과 빠짐(sink)효과를 고려할 수 있는 차륜-월면토 상호접촉모델을 적용하여 미끄러짐과 빠짐을 회피기동할 수 있는 로버 휠의 최적 구동제어 알고리즘과 이를 활용한 로버의 최적 주행 해석 프로그램의 완성
② 주행직전 및 직후 근접 월면 돌출 이미지와 월면에 잔존하는 바퀴자국에 대한 근접 이미지를 상관 분석함으로써 월면토의 차륜-흙 접촉모델과 로버의 주행특성(trafficability)을 반영한 로버의 최적 3D 비전 기반 경로추종 매핑 기술의 개발

□ 연구 목표대비 연구결과
1) 1차년도 (6개월, 2022년 9월 1일 ~ 2023년 2월 28일)
①인공월면토로 구성된 로버 주행시험용 달표면 지반 및 지형조건 모사 실내 시험베드(bed) 구성
②차륜-월면토 접촉모델의 미끄러짐(slip) 및 빠짐(sink) 효과 분석 시험 (1륜 tracking & 4륜 로버 traverse 시험)
③차륜-월면토 주행 메카니즘 수치해석(DEM) 분석 실시
④stereo WAC(광각카메라) 시스템+필터 휠 시스템 구성 목표사양 추출 및 상세설계/데이터 입출력 시스템 설계 및 제작
2) 2차년도 (12개월, 2023년 3월 1일 ~ 2024년 2월 28일)
①시험베드 상 stereo WAC(광각카메라) 시스템+필터 휠 시스템 활용 시험베드 지표면 이미지 촬상 및 협대역 필터 스펙트럼 분석 : f(경사각, 조밀도 등 흙특성 고려)
②stereo WAC(광각카메라) 시스템+필터 휠 시스템 활용 3D 비전 매핑 알고리즘 및 프로그램 개발
③월면토의 terra-mechanics기반 차륜-월면토 상호접촉모델(미끄러짐 & 바퀴빠짐 고려)을 활용한 로버 휠의 견인력(drawbar-pull) 계산 알고리즘 및 해석 프로그램 완성
④잔류 바퀴자국 분석결과의 피드백에 의한 차륜 미끄러짐(slip) 및 빠짐(sink) 회피 기동이 가능한 로버 휠의 최적구동 제어 프로그램 완성
3) 3차년도 (12개월, 2024년 3월 1일 ~ 2025년 2월 28일)
①stereo WAC(광각카메라) 시스템+필터 휠 시스템의 4륜 로버 탑재 후 3D 비전 매핑 프로그램을 활용한 최적 3D 경로추종 시험 실시
②4륜 로버 전후면부 근접 고해상도 카메라(HRC : high resolution camera)의 부착 및 주행 전후 월면토 상 잔류 바퀴자국 근접 이미지 차이 분석시스템의 구성 및 해석 프로그램(기 개발완료)과 3D 경로추종 연동해석 실시
③시험베드 상 월면 지표면에 대한 모사 태양광 조사에 의한 바퀴자국 이미지 및 분광 스펙트럼 분석 시험
④최적 3D 경로추종 시험 및 최적 주행 해석 프로그램 제작완성 및 검증시험 :
(a) 차륜-월면토 접촉모델의 미끄러짐(slip) 및 빠짐(sink) 효과 고려 +
(b) stereo WAC 시스템+필터 휠 시스템의 4륜 로버 탑재형 3D 비전 매핑 +
(c) 4륜 로버 전후면부 근접 고해상도 카메라(HRC)의 주행 전후 월면토 상 잔존 바퀴자국 근접 이미지 차이 동시 분석 시험

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
▪본 연구로부터 월면토 지형 및 지반을 대상으로 하는 3D 비전 시스템에 의한 3차원 매핑과 위치파악/최적 경로주행 및 로버 차륜의 미끄러짐(slip)과 빠짐을 회피기동 할 수 있는 최적 로버 주행해석 프로그램을 개발
▪개발된 본 시스템을 이용한 험지 또는 극한지 주행체계에 활용할 수 있음
▪본 연구에서 사용하는 기 개발 4륜 월면차 모형의 3D 매핑 및 월면 테스트 베드 주행 시험결과로부터 본격적인 실물 로버 개발에 본 연구에서 획득한 설계 파라미터를 활용

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

NTIS에서 제공하는 본 정보는 국가연구개발사업 수행을 통해 발생한 연구보고서를 과제관리(전문)기관을 통해 연구성과 전담기관(KISTI)에 등록된 정보를 제공하고 있으며, 연구보고서 정보 공개/비공개 여부, 연구보고서 원문 활용 여부 등은 해당 과제관리(전문)기관에 문의하시기 바랍니다.

NEW
관련 정보