표제지
제출문
원자력 산업용 로보트 기술개발 과제 구성표
요약문
SUMMARY
Contents
목차
제1장 서론 35
제2장 국내외 기술개발 현황 38
제1절 가상환경을 이용한 고방사선환경내 원격작업기술개발 38
1. 원격관측용 Human-like 입체영상 시스템 개발 38
2. 인간오감정보를 이용한 원격 현실감 확보기술 개발 41
제2절 극한작업용 로보트지능제어 및 모니터링 기술개발 44
1. 로보트 원격제어용 방향지시 및 인식기술 개발 44
2. 극한환경 관측 및 감시기술 개발 45
제3절 내방사선 센서 기술개발 47
1. 내방사선 카메라 개발 47
2. 내방사선 특성평가 48
3. 방사선 모니터링 장치개발 50
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 52
제1절 가상환경을 이용한 고방사선환경내 원격작업기술개발 52
1. 원격관측용 Human-like 입체영상 시스템 개발 52
2. 인간오감정보를 이용한 원격 현실감 확보기술 개발 100
3. 원전시설내 원격작업용 가상환경 구축 137
제2절 극한작업용 로보트 지능제어 및 모니터링 기술개발 156
1. 로보트 원격제어용 방향지시 및 인식기술 개발 156
2. 극한환경 관측 및 감시기술개발 169
제3절 내방사선 센서기술 개발 212
1. 내방사선 카메라 모듈 개발 212
2. 로보트 부품의 내방사선 특성평가 212
3. 2차원 방사선 모니터링 장치 개발 217
부록 A. 내방사선 카메라 모듈 개발 252
제4장 연구개발목 표 달성도 및 대외기여도 266
제5장 연구개발결과의 활용계획 267
제1절 가상환경을 이용한 고방사선 환경내 원격작업기술개발 267
1. 원격관측용 Human-like 입체영상 시스템 개발 267
2. 인간오감정보를 이용한 원격 현실감 확보기술 개발 267
제2절 극한작업용 로보트지능제어 및 모니터링 기술개발 268
1. 로보트 원격제어용 방향지시 및 인식기술 개발 268
2. 극한환경 관측 및 감시기술 개발 268
제3절 내방사선 센서 기술개발 269
1. 내방사선 카메라 모듈 개발 269
2. 로보트 부품의 내방사선 특성평가 270
3. 2차원 방사선 모니터링 장치 개발 270
제6장 참고문헌 272
서지정보양식 279
BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET 280
표 3.1. 스테레오 물체 추적기의 특성표 61
표 3.2. 주시각제어 시스템 카메라 특성 79
표 3.3. 시스템 재원 117
표 3.4. 딥 스위치를 이용한 보드 레이트 설정 124
표 3.5. 폴리머스에서 쓰이는 ASCII 코드 128
표 3.6. 방향성 코드를 특징으로 사용한 인식 결과 132
표 3.7. 방향성 코드를 특징으로 사용한 인식율 132
표 3.8. ∆x와 ∆y를 특징으로 하고 느린 제스처 인식 결과 133
표 3.9. ∆x와 ∆y를 특징으로 하고 느린 제스처 인식율 133
표 3.10. ∆x와 ∆y를 특징으로 하고 빠른 제스처 인식 결과 134
표 3.11. 숙련자가 빠르게 한 제스처의 인식율 134
표 3.12. 신경회로망을 이용한 인식율 134
표 3.13. 무게중심을 구하기위한 Imageflow 프로그램 176
표 3.14. 로보트 End-point의 실공간좌표계에서의 이동거리 179
표 3.15. 로보트 End-point의 실공간좌표계에서의 이동거리 183
표 3.16. 실험에 사용된 방사선 213
표 3.17. 전자부품의 특성평가항목 215
표 3.18. 방사선 측정장치의 재원 223
표 3.19. eV250-02 신틸레이션 감지기의 사양 226
표 3.20. HS-450R의 사양 234
표 3.21. 방사선 매핑 실험환경 245
그림 3.1. 이동물체에 대한 스테레오 카메라의 추적 개념도 53
그림 3.2. Gaze Control의 구성도 55
그림 3.3. 스테레오 물체추적을 위한 제어기의 구성 57
그림 3.4. 실험에 사용된 스테레오 카메라 60
그림 3.5. 스테레오 카메라의 설계도 60
그림 3.6. 스테레오 물체 추적기의 구성도 61
그림 3.7. 스테레오 물체추적기의 제어 흐름도 62
그림 3.8. 스테레오 물체 추적기의 성능 63
그림 3.9. 스테레오 물체추적기의 블럭다이어그램 64
그림 3.10. 스테레오 물체 추적기의 성능해석 65
그림 3.11. 물체의 수평 이동으로 인한 팬축의 추적결과 66
그림 3.12. 스테레오 물체 추적기의 추적성능 67
그림 3.13. 이동 물체 시차 획득을 위한 Block Diagram 70
그림 3.14. 스테레오 영상에서의 이동 물체 시차 추출 71
그림 3.15. 배경 이동을 고려하지 않은 스테레오 시차 73
그림 3.16. 두 영상면위에 맺힌 공간상의 점 73
그림 3.17. 배경 영상 보정법을 이용한 스테레오 시차 추정 75
그림 3.18. 배경 영상 보정법을 이용한 시차 추출 76
그림 3.19. 스테레오 영상 기하학 77
그림 3.20. 이동 물체에 대한 연속 주시각제어 80
그림 3.21. 일차원 가우시안 필터 83
그림 3.22. 가우시안 필터링 적용의 결과 84
그림 3.23. 좌우 스테레오 카메라의 주시각 변화 85
그림 3.24. 렌즈와 CCD와의 거리 변화 및 수평이동 변화의 관계 88
그림 3.25. 수평이동식 스테레오 카메라 설계도 90
그림 3.26. 제작된 수평식 스테레오 카메라 91
그림 3.27. 스테레오 정합을 위한 제한 조건 92
그림 3.28. 정합 회로망 모델 93
그림 3.29. 반복이완 정합 알고리즘 95
그림 3.30. 형동 경쟁 이완 알고리즘 98
그림 3.31. 손동작에 따른 명령어의 정의 103
그림 3.32. K/K 원격 작업용 제스처의 구성과 예 104
그림 3.33. 시각 기반 제스처 인식기의 구조 107
그림 3.34. 추적창과 조사 영역 109
그림 3.35. PDOE 영상의 추출을 위한 블록도 111
그림 3.36. 8방향 기울기를 가지는 변형된 Prewitt 연산자 112
그림 3.37. 기존 에지의 차영상과 PDOE를 사용한 영상의 비교 113
그림 3.38. 실제 영상에서 손영역의 PDOE 영상 114
그림 3.39. 실제 영상에서 추적 정합시 추적 창과 탐색영역 116
그림 3.40. '대기' 명령에 대한 입력 영상의 추적 결과 119
그림 3.41. '대기' 명령에 대한 추적창 영역의 궤적 120
그림 3.42. 영상처리 프로그램의 실행 화면 121
그림 3.43. 전체 글러브 시스템과 베이스 유니트 123
그림 3.44. 폴리머스 센서의 전체 시스템 구성 125
그림 3.45. 위치와 원점을 측정하는 시스템의 블록도 126
그림 3.46. 데이터 패킷 128
그림 3.47. 8개의 제스처 중 '다시(repeat)' 130
그림 3.48. CAVE 시스템 139
그림 3.49. Dataglove 141
그림 3.50. Magenetic Position Sensors 142
그림 3.51. Optical Position Sensor 143
그림 3.52. Haptic Sensor 148
그림 3.53. 원자로 모델링을 위한 EDF의 VR 151
그림 3.54. NSSS 모델링 154
그림 3.55. 가상제어반 모델링 154
그림 3.56. 수중 로보트 모델링 155
그림 3.57. Direction of Gyro 157
그림 3.58. KVH Digital Gyro 159
그림 3.59. ANDREW Gyro 160
그림 3.60. Direction Display of Underwater Gyro 161
그림 3.61. Quadrature Signal of Vertical GyroEngine 162
그림 3.62. Quadrature Signal of Horizontal GyroEngine 163
그림 3.63. GyroEngine Phase Quadrature Output 164
그림 3.64. Quadrature Phase State of Quadrature Phase 164
그림 3.65. Experimental Set-up and Result 166
그림 3.66. Clockwise Phase Quadrature of Vertical GyroEngine 167
그림 3.67. Counter Clockwise Phase Quadrature of Vertical GyroEngine 167
그림 3.68. Graphic Simulator of GyroEngine 168
그림 3.69. 로보트 End-Point 영상의 히스토그램 특성 171
그림 3.70. 로보트 End-Point에 부착된 LED 원형패턴의 무게중심 172
그림 3.71. MaxSparc MV200 시스템의 하드웨어 구조 174
그림 3.72. 무게중심을 계산하기위한 MV200 기기에서의 영상 흐름 174
그림 3.73. 무게중심계산을 위한 Imageflow 파이프라인 구성도 175
그림 3.74. 로보트 End-point 추적실험 구성도 177
그림 3.75. 로보트 End-Point 이동궤적 생성 178
그림 3.76. 로보트 End-point의 실공간좌표게에서의 이동궤적 178
그림 3.77. 로보트 End-point의 무게중심추적(0~1,700 frames) 180
그림 3.78. 로보트 End-point의 무게중심추적(1,800~3,000 frames) 181
그림 3.79. 로보트 End-point의 무게중심 이동궤적 182
그림 3.80. 로보트 End-point의 무게중심의 2차원궤적 182
그림 3.81. 로보트 End-point의 이동속도가 83mm/sec일때의 무게중심궤적 184
그림 3.82. 로보트 End-point의 이동속도가 160.81mm/sec일때의 무게중심궤적 185
그림 3.83. 로보트 End-point의 이동속도가 395.83mm/sec일때의 무게중심궤적 185
그림 3.84. 신경회로망을 이용한 로보트 추적시스템의 구성 189
그림 3.85. 원형 패턴이 있는 로보트의 영상과 에지 영상 190
그림 3.86. 원형 패턴의 여러 가지 모습 191
그림 3.87. 원형 패턴의 수직, 수평 프로파일 191
그림 3.88. 위치 검출 신경회로망의 구조 192
그림 3.89. 원형 패턴의 탐색 방법 193
그림 3.90. 위치 검출 신경회로망의 검출 결과 194
그림 3.91. 위치 예측 신경회로망의 구조 195
그림 3.92. 가우시안 함수의 이상적인 경우와 구현한 경우 196
그림 3.93. PC23을 이용한 Pan/Tilt 제어 구성 197
그림 3.94. 구현된 로보트 추적시스템의 구성 198
그림 3.95. 신경회로망 로보트 추적 시스템 실행 화면 199
그림 3.96. 예측에 의한 로보트의 위치 200
그림 3.97. PUMA 로보트 speed가 1일때 결과 201
그림 3.98. PUMA 로보트 speed가 5일때 결과 201
그림 3.99. 구현된 추적 시스템의 처리 속도 202
그림 3.100. 카메라 및 레이저슬릿광원의 좌표계 205
그림 3.101. XY평면 투영도(Image Frame) 207
그림 3.102. 3차원 계측처리 흐름도 209
그림 3.103. 3차원 계측시스템구성도 210
그림 3.104. 3차원 형상추출 결과 211
그림 3.105. 방사선준위 매핑 시스템 개략도 220
그림 3.106. 방사선준위 분포 매핑 시스템 221
그림 3.107. 방사선 센싱부 구성도 223
그림 3.108. 감지기 단면도 224
그림 3.109. CsI(Tl) 신틸레이션 감지기의 단면도 226
그림 3.110. CsI(Tl) 신틸레이션 감지기 227
그림 3.111. 방사선 감지 원리 228
그림 3.112. 직경에 따른 계수치의 관계 229
그림 3.113. 콜리메이터의 단면도 230
그림 3.114. 제작한 콜리메이터(직경 6, 8, 10mm) 230
그림 3.115. 차폐체의 단면도 232
그림 3.116. 제작된 감지기 차폐체 232
그림 3.117. 팬/틸트의 단면도 235
그림 3.118. 팬/틸트에 장착된 감지기 235
그림 3.119. 수평이동식 입체카메라 237
그림 3.120. 수평이동식 촬영법 238
그림 3.121. 카메라 좌표 242
그림 3.122. 감지기의 회전에 따른 측정범위 243
그림 3.123. 핵연료 소결체 246
그림 3.124. 원형 형태의 핵연료 소결체 247
그림 3.125. 의료용 방사선원 248
FIGURE A.1. Original Schematic - New Video Processing Board 258
FIGURE A.2. Corrected Schematic - New Video Processing Board 259
FIGURE A.3. Printed Circuit Board Layout(Component Side) 260
FIGURE A.4. Printed Circuit Board Layout(Solder Side) 260
FIGURE A.5. Silk Screen Layer 1 260
FIGURE A.6. Silk Screen Layer 2 260
FIGURE A.7. Printed Circuit Board(Component Side) 261
FIGURE A.8. Printed Circuit Board(Solder Side) 261
FIGURE A.9. Original REES Video Amplifier Board 262
FIGURE A.10. New Video Amplifier Board 262
FIGURE A.11. REESE 975 Camera with New Video Amplifier Board 263
FIGURE A.12. REESE 975 Camera with New Video Amplifier Board - Alternate View 263
FIGURE A.13. Picture Taken by R975 Camera with Original Video Processing Board 264
FIGURE A.14. Picture Taken by R975 Camera with New Video Processing Board 264
FIGURE A.15. Radiation Test Set-Up 265