The purpose of this study is to develop all the technologies necessary to develop and operate a remote control robot for emergency measures and normal monitoring in case of accidents in nuclear power plants. In a high-risk environment or a disaster environment, stable mobility without overturning the robot should be a top priority. Track and wheel type robots have limitations in their ability to overcome rough terrain such as stairs, so they are suitable for overcoming complex environments, but bipedal walking robots are difficult to control, and stability is poor due to high center of gravity and narrow stable area. . In the case of four-legged walking, stable walking is possible due to a wide stable area, but there is a limit to workability. Therefore, by utilizing the advantages of bipedal walking and quadruped walking, we developed a robot that can perform a task stably, especially by imitating a chimpanzee that is capable of agile movement and does not fall over.
In order to solve the problems of the existing robot hardware, the weight and the moment of inertia are reduced, and light and fast movement is possible through optimal design. This was verified through simulation and analyzed by comparing it with the existing robot performance. In addition, the robot platform was used to perform tasks such as walking, overcoming stairs, valve work, and environment and location recognition in the nuclear power plant. In particular, an algorithm for stably walking against external shocks was developed, and an autonomous walking method that minimizes human intervention was proposed by recognizing the surrounding environment through depth information and object recognition and generating a walking path and footstep. To verify this, we conducted simulations and experiments and confirmed the feasibility of robots for work in nuclear power plants.
본 연구는 원자력 발전소의 사고시 긴급조치용, 평상시 모니터링용 원격제어 로봇을 개발 및 운용하는데 필요한 제반 기술을 개발함에 그 목적이 있다. 고위험환경이나 재난환경에서는 로봇의 전복없이 안정적인 이동능력이 최우선시 되어야 한다. 트랙과 바퀴 형태의 로봇은 계단과 같은 험지 극복 능력에 한계가 있어 복합환경을 극복하기에 족형로봇이 적합한 형태이나, 이족 보행 로봇의 경우 제어가 어렵고 높은 무게중심과 좁은 안정영역으로 인해 안정성이 떨어진다. 사족보행의 경우 넓은 안정 영역으로 인해 안정적인 보행이 가능하지만 작업능력에 한계가 있다. 따라서 이족보행과 사족보행의 장점을 활용하여 안정적으로 임무를 완수할 수 있는 로봇, 특히 기민한 움직임이 가능하고 넘어지지 않는 침팬지를 모방하여 로봇을 개발하였다.
기존의 로봇 하드웨어가 가지고 있는 문제점들을 해결하기 위해 무게 및 관성모멘트를 줄이고 최적설계를 통해 가볍고 빠른 움직임이 가능하도록 설계하였다. 이를 시뮬레이션을 통해 검증하고 기존의 로봇 성능과 비교하여 분석하였다
또한 해당 로봇 플랫폼을 이용하여 원전 내 환경인 보행, 계단 극복, 밸브 작업, 환경 및 위치 인식 등의 임무를 수행하였다. 특히 외부 충격에 안정적으로 보행하기 위한 알고리즘을 개발하고 뎁스 정보와 물체 인식을 통해 주변 환경을 인지하고 보행경로 및 풋스텝을 생성하여 인간 개입을 최소화한 자율보행 방안을 제안하였다. 이를 검증하기 위해 시뮬레이션과 실험을 수행하였으며 원전 내 작업을 위한 로봇의 실현 가능성을 확인하였다.
