선체대조립공정을 위한 용접이동로봇시스템의 경로계획과 제어에 관한 연구

Abstract

최근들어 이동로봇시스템(mobile manipulator)은 용접공정의 자동화로 인한 생산성증대를 위하여 조선산업에서 선체대조립공정에 적용되고 있다. 이동로봇시스템은 이동로봇의 운동성(mobility)으로 생기는 여유자유도 때문에 다양한 자세로 한 작업을 수행하는 것이 가능하다. 따라서 선체대조립공정에서 용접공정에 적합한 용접이동로봇시스템 (welding mobile manipulator)의 자세를 결정하는 것이 요구되어진다. 본 연구에서는 용접이동로봇시스템의 경로계획을 용접로봇의 manipulation의 능력을 나타내는 지표인 manipulability measure의 값을 기준하여 제시하였다. 용접로봇의 용접선 추적을 더 향상하도록 하기 위하여 전체 용접선에 대하여 용접로봇의 manipulability measure값이 높은 값을 유지하도록 이동로봇의 위치를 결정하였다. 모서리부분에서 용접토치의 운동을 결정하기 위하여 모서리에서 용접실험을 실시하였고 용접토치에 부착된 시각센서의 충돌검사를 시뮬레이션(simulation)을 하였다. 용접이동로봇시스템이 선체대조립공정에 실제로 적용되어질 때 여러 가지 오차가 발생할 수 있다. 예를 들어 이동로봇의 양쪽 바퀴의 지름이 다른 경우, 이동로봇의 중심이 초기 위치에 정확히 일치하지 않을 경우, 이동로봇의 바퀴가 바닥면에 있는 물기, 기름기가 있는 곳을 지나갈 때 미끄러지는 경우, 계획된 용접토치의 궤적이 실제 용접선의 오차로 실제 용접선에서 벗어나는 경우가 있을 수 있다. 이러한 오차들을 보상하기 위해서 세 개의 레이저센서와 한 개의 시각센서의 사용이 고려되었다. 이러한 센서들의 정보들을 이용하여 용접공정에서 허용할 수 있는 오차값 이내로 오차가 보정될 수 있는 가능성을 시뮬레이션(simulation)을 통하여 보였다.