유선 무인잠수정 결합형 무인 수상선 시스템 연구

Abstract

In this paper, a new hybrid system was proposed to overcome the cumulative navigation error problem of the underwater robot and the battery problem for long time operation. To solve these problems effectively, a hybrid system that combines an USV and an underwater robot was studied.

The USV connected to the underwater robot with a tether cable, enabling GPS data transmission and stable power supply was studied. In addition, by installing a winch system on the USV, it is possible to move and retrieve underwater robots at long distance or at high speed, and depth control of underwater robots is possible. The underwater robot equipped with an underwater camera and a multi-beam echo sounder which can acquire underwater image capture and undersea topography information and can transmit it to the land in real time was designed.

A Line-Of-Sight navigation was studied for the hybrid system to move along the given point. Also, Dynamic Positioning algorithm was studied for the USV to perform its position-keeping while ROV is doing underwater operations.

The good performance of the USV was verified by simulation and experiment using the developed testbed of USV-underwater robot. |본 논문에서는 수중 로봇의 장기간 운용 시 발생하는 누적 항해 오차와 배터리 문제를 해결하기 위하여 새로운 하이브리드 시스템을 제안하였다. 상술한 문제들을 효과적으로 해결하기 위하여 USV와 수중로봇을 결합하는 하이브리드 시스템을 연구하였다.

USV는 테더 케이블을 통해 수중로봇과 연결되어 GPS 데이터 전송 및 안정적인 전력 공급이 가능하도록 설계하였다. 또한 USV에 윈치를 설치하여 수중 로봇의 장거리 및 고속 이동과 수심 제어가 가능하다. 수중로봇은 수중 카메라와 멀티 빔 센서를 장착하여 수중 이미지와 해저 지형 정보를 수집할 수 있고 이를 실시간으로 육지로 전송할 수 있도록 설계하였다.

하이브리드 시스템이 지정된 지점을 따라 이동할 수 있도록 Line-Of-Sight 항법을 연구하고 적용하였으며 수중로봇이 수중 작업을 수행하는 동안 수상선이 특정 위치를 유지할 수 있도록 Dynamic Positioning 알고리즘을 연구하였다.

하이브리드 시스템의 성능은 개발된 테스트베드를 사용한 시뮬레이션과 실해역 실험을 통해 검증하였다.