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수중 작업을 위해 배치된 로봇 팔과 작업 대상을 촬영하도록 상기 로봇 팔과 함께 수중에 배치된 복수의 카메라에 의해 상기 로봇 팔과 작업 대상을 촬영하여 상기 복수의 카메라에 상응하는 터치스크린에 표시하는 단계;상기 로봇 팔의 엔드부를 목표 위치로 이동시키기 위해 상기 로봇 팔이 표시된 상기 터치스크린의 입력에 의한 위치추정 원격조종과 직접 제어가 가능한 마스터 입력에 의한 완전 원격조종 중 어느 하나를 선택하는 단계;상기 터치스크린의 입력에 의한 위치추정 원격조종이 선택되면, 상기 터치스크린에 상기 로봇 팔의 엔드부를 목표 위치까지 이동시키기 위한 복수의 지점들을 입력하는 단계;상기 터치스크린에 입력된 지점들을 입력받는 목표 위치 추정부가 상기 터치스크린으로부터 입력된 복수의 지점들을 기초로 상기 작업 대상에 대한 상기 엔드부의 목표 위치를 계산하는 단계;상기 목표 위치 추정부가 계산한 목표 위치를 기초로 상기 로봇 팔을 상기 목표 위치까지 이동시키기 위한 상기 로봇 팔의 모션 경로를 모션 계획부가 수립하는 단계;상기 모션 계획부에 의해 수립된 모션 경로를 기초로 역기구부가 역기구학 해석을 사용하여 상기 로봇 팔 관절들 각각의 움직임을 위한 동작 데이터를 생성하는 단계;메인 컨트롤러가 상기 역기구부에 의한 상기 로봇 팔의 관절부들의 동작 데이터를 상기 로봇 팔의 관절들을 움직이도록 상기 로봇 팔에 마련된 서브 컨트롤러로 전송하는 단계; 및상기 서브 컨트롤러가 상기 동작 데이터를 전송받고 상기 로봇 팔을 동작시켜 상기 로봇 팔의 엔드부를 목표 위치로 위치시키는 단계를 포함하는 수중로봇의 매니퓰레이터 제어방법
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제1 항에 있어서,상기 터치스크린에 복수의 지점들을 입력하는 단계에서는, 상기 복수의 카메라에 의해 촬영된 영상 위에 상기 로봇 팔의 엔드부가 목표하는 목표 위치에 있는 작업 대상의 중심점, 상기 엔드부가 목표 위치까지 접근하기 위한 경로 상의 점, 및 상기 엔드부가 목표 위치까지 접근하기 위한 경로에 직교하는 점을 X, Y, Z 직교좌표계를 기준으로 입력하되, 상기 터치스크린에서 각각의 카메라에 대해 점들을 입력하는 수중로봇의 매니퓰레이터 제어방법
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제2 항에 있어서,상기 엔드부의 목표 위치를 계산하는 단계에서는, 상기 촬영된 영상의 전체 좌표계에서 각각의 상기 카메라의 카메라 좌표와 상기 카메라 좌표를 기준으로 상기 작업 대상에 대한 각각의 상기 카메라 초점거리에 따른 초점 좌표를 구하고, 각각의 상기 카메라의 초점 좌표의 원점과 상기 카메라 좌표의 원점을 연결하는 복수의 선분에 상응하는 복수의 좌표 원점 선분 식을 구하며, 상기 복수의 좌표 원점 선분 식을 기초로 상기 복수의 선분 상의 가장 인접한 점을 각각 구하여 상기 목표 위치를 계산하는 수중로봇의 매니퓰레이터 제어방법
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제3 항에 있어서,상기 각각의 카메라에 대해 상기 카메라 좌표와 상기 초점 좌표의 원점을 연결하는 상기 복수의 선분에 수직인 법선 벡터를 구하고, 상기 법선 벡터와 상기 복수의 좌표 원점 선분 식으로부터 상기 법선 벡터와 상기 복수의 선분에 대한 각각의 교점을 구하며, 상기 각각의 교점들 거리의 중간 위치를 상기 목표 위치로 추정하는 수중로봇의 매니퓰레이터 제어방법
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제3 항에 있어서,상기 엔드부의 목표 위치를 계산하는 단계에서는, 상기 작업 대상의 회전 양상을 추정하되,상기 작업 대상의 회전 양상의 추정은,각각의 상기 카메라의 상기 초점 좌표의 원점에서 상기 로봇 팔의 엔드부가 목표하는 목표 위치에 있는 작업 대상의 중심점과 상기 엔드부가 목표 위치까지 접근하는 경로 상의 점을 연결하는 다른 복수의 선분과 그 선분의 식을 각각 구하며, 상기 다른 복수의 선분에 수직인 벡터를 구하며, 각각의 상기 카메라에 관한 상기 다른 복수의 선분의 식과 상기 수직인 벡터를 사용하여 각각의 상기 복수의 선분을 포함하는 복수의 평면과 그 평면의 식을 구하며, 상기 복수의 평면에 대해 수직인 벡터를 상기 복수의 평면의 식에 관한 상호 교차 곱을 사용하여 구하며,상기 복수의 평면에 수직인 벡터와 상기 초점 좌표의 원점에서 상기 로봇 팔의 엔드부가 목표하는 목표 위치에 있는 작업 대상의 중심점과 상기 엔드부가 목표 위치까지 접근하는 경로 상의 점을 사용하여 목표 위치로 접근하는 접근 벡터를 구하며, 상기 목표 위치로 접근하는 접근 벡터에 수직하는 법선 벡터를 구하고, 상기 접근 벡터와 상기 법선 벡터를 사용하여 상기 작업 대상의 회전 양상을 회전 행렬로 표현하는 수중로봇의 매니퓰레이터 제어방법
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제5 항에 있어서,상기 작업 대상에 추정된 목표 위치로 상기 로봇 팔의 엔드부를 움직이는 경우, 상기 엔드부와 작업 대상의 충돌을 방지하기 위해서, 상기 작업 대상으로부터 상기 목표 위치를 일정거리 옵셋하여 설정하는 수중로봇의 매니퓰레이터 제어방법
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제1 항에 있어서,상기 모션 계획부는 5차 폴리노미얼 궤적을 사용한 부드러운 이동 경로를 생성하는 수중로봇의 매니퓰레이터 제어방법
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제7 항에 있어서,상기 역기구부는 상기 모션 계획부가 수립한 직교 좌표 위치 궤적에 자코비안을 사용하여 상기 로봇 팔 조인트의 위치 궤적을 구하는 수중로봇의 매니퓰레이터 제어방법
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제8 항에 있어서,상기 서브 컨트롤러는 로봇 암의 속도 제어기로부터 상기 로봇 팔의 속도를 감지하여 비례 게인을 이용한 위치 루프 제어를 수행하는 수중로봇의 매니퓰레이터 제어방법
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제1 항에 있어서,상기 직접 제어를 위한 마스터 입력에 의한 완전 원격조종을 선택하는 경우, 상기 모션 계획부는 5차 폴리노미얼 궤적을 사용한 부드러운 이동 경로를 생성하며, 상기 역기구부는 상기 모션 계획부가 수립한 직교 좌표 위치 궤적에 자코비안을 사용하여 상기 로봇 팔 조인트의 위치 궤적을 구하며, 상기 서브 컨트롤러는 로봇 암의 속도 제어기로부터 상기 로봇 팔의 속도를 감지하여 비례 게인을 이용한 위치 루프 제어를 수행하는 수중로봇의 매니퓰레이터 제어방법
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제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 따른 수중로봇의 매니퓰레이터 제어방법이 적용된 제어 시스템으로서,수중 작업을 위해 배치된 로봇 팔과 작업 대상을 촬영하도록 상기 로봇 팔과 함께 수중에 배치된 복수의 카메라;상기 복수의 카메라에 상응하는 촬영 영상을 표시하는 터치스크린;상기 로봇 팔의 엔드부를 목표 위치로 이동시키기 위해 상기 로봇 팔이 표시된 상기 터치스크린의 입력에 의한 위치추정 원격조종과 직접 제어을 위한 마스터 입력에 의한 완전 원격조종 중 어느 하나를 선택하도록 구성된 마스터 컨트롤러; 및상기 로봇 팔의 관절들을 움직이도록 상기 로봇 팔에 마련된 서브 컨트롤러를 포함하며,상기 마스터 컨트롤러는,상기 터치스크린의 입력에 의한 위치추정 원격조종이 선택되어 상기 로봇 팔의 촬영 영상을 나타내는 상기 터치스크린에 상기 로봇 팔의 엔드부를 목표 위치까지 이동시키기 위한 지점들을 입력하는 경우, 상기 터치스크린에 입력된 지점들을 입력받으며 상기 터치스크린으로부터 입력된 지점들을 기초로 상기 작업 대상에 대한 상기 엔드부의 목표 위치를 계산하는 목표 위치 추정부;상기 목표 위치 추정부가 계산한 목표 위치를 기초로 상기 로봇 팔을 상기 목표 위치까지 이동시키기 위한 상기 로봇 팔의 모션 경로를 수립하는 모션 계획부;상기 모션 계획부에 의해 수립된 모션 경로를 기초로 상기 로봇 팔 관절들 각각의 움직임을 위한 동작 데이터를 생성하는 역기구부; 및상기 역기구부에 의한 상기 로봇 팔의 관절부들의 동작 데이터를 상기 메인 컨트롤러로부터 전송받으며, 상기 동작 데이터를 기초로 상기 로봇 팔의 관절들을 움직이도록 상기 로봇 팔에 마련된 서브 컨트롤러를 포함하며,상기 서브 컨트롤러가 상기 로봇 팔을 동작시켜 상기 로봇 팔의 엔드부를 목표 위치로 위치시키는 수중로봇의 매니퓰레이터 제어시스템
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