R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202121CTAP-C158002-02 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 인공지능 기반의 자율 구동 관절(Extra-Limb)을 갖는 건설 근로자 협업 로봇 | |||||
| 총 연구기간 | 2020-04-13 ~ 2021-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 주백석 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
7명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 190,000,000 원 기업 : 63,500,000 원 계 : 253,500,000 원 |
총연구비 | 정부 : 300,000,000 원 기업 : 107,500,000 원 계 : 407,500,000 원 |
|||
| 연구기관명 | 금오공과대학교산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
[연구 배경] 1. 건설 현장에 산재한 근골격계 부하 요소 - 대표적인 노동 집약적 산업인 건설 현장은 근로자의 노동력에 의존하고있음 - 건축 자재 및 공구 등 중량물 취급이 많이 발생 -> 중량물을 다루는 작업 수행 시, 낙하물로 인한 부상 또는 근골격계 부상이 발생 2. 건설 현장의 고령화와 건설 산업 근로 환경의 한계 - 건설 근로 현장에 서 발생한 근골격계 부담 작업 등 다양한 요소로 인한 신규 건설 근로자 유입 감소 - 사회의 고령화 현상이 건설 산업 현장으로 연결되어 건설 근로자의 고령화 현상이 뚜렷 -> 근로 환경 및 난이도를 개선하여 신규 근로자의 진입 장벽을 낮출 필요가 있음 3. 건설 근로자 대산 자동화 시스템 개발의 부재 - 스마트 건설 등 중장비의 건설 자동화 기술을 개발되고 있음 - 건설 근로자의 협업/자동화 기술의 개발이 부재 -> 건설 산업의 경우 근로자가 없이는 불가하므로 건설 근로자를 보호/협업할 수 있는 기술 개발이 필요 [연구의 필요성] 1. 건설 현장에 산재한 근골격계 부하 요소 해소의 필요 - 중량물 조작 필요성으로 인한 근골격계 부잠 작업이 존재 - 현재 사전운동, 안전장비 착용으로 예방하고 있음 - 지능형 시스템을 통한 자세/근력 보조가 필요함 -> 중량물 조작 보조 등의 적극적 건설 근로자 부하 요소 해소 방법의 개발이 필요 2. 건설 근로자를 위한 자동화/협동 기술 개발의 부재 - 생산 및 물류 공장 근로자를 위한 근력 증강 및 자세 보조기구는 개발이 되고 있음 - 건설 근로 환경의 건설 근로자를 위한 장비의 개발은 기능 부족 및 동작 편의성이 떨어지는 등 기술이 고도화 되지 못함 -> 건설 근로자의 환경에 친화적이고 다양한 환경에 대응할 수 있는 시스템의 개발이 필요 3. 선행 연구 및 개발된 착용형 보조 장비의 한계건설 -조립 공정 근로자를 위한 착용형 보조/지지 장비를 개발하고 있음 -다양한 환경에 대응되지 못한 연구가 진행되고 있음 -위의 기술들은 작업 편의성이 떨어지는 한계점이 있음 -> 건설 근로자의 작업 의도파악, 협업 수행이 가능한 착용형 복합 로봇 시스템 개발이 필요 4. 근로자를 위한 복합 구조의 착용형 협업 로봇 개발의 필요성 - 스마트 건설 기술 개발 등 다양한 중장비의 건설 자동화 기술이 개발되고 있음 - 건설근로자를 위한 자동화/보조 기술에 대한 연구가 미흡 -> 건설 근로자를 위한 능/수동 관절을 갖는 근로자 협업 장비의 개발이 필요 [최종목표] [연구 개발의 최종 목표] : 인공지능 기반의 자율 구동 관절(Extra-Limb)을 갖는 건설 근로자 협업 로봇 - 스마트 건설과 같은 중장비에 대한 자동화 기술이 개발됨에 따라 건설근로자의 작업을 보조해주고 협업을 도와주는 착용형 협업 로봇 기술 개발이 필요 - 건설 근로자의 하지 작업 자세를 보조하기 위한 수동형 착용 보조 로봇 시스템 개발을 목표로 함 - 건설 근로자의 작업 자세 외의 작업(공구 작업, 중량물 운반 등)에 대한 자율 구동 관절 로봇 시스템 개발을 목표로 함 - 작업자의 의도를 파악할 수 있는 인공지능 기술을 적용하여 다양한 작업 환경에 대응할 수 있는 기술 개발을 목표로 함 - 자율 구동 관절 로봇 시스템이 필요한 건설 공정을 도출하고 로봇이 사용될 수 있도록 공정 프로세스를 재정립을 목표로 함 [연구내용 및 범위] ■ 금오공과대학교 1. 건설 근로자 하지 자세 보조를 위한 수동형 보조 장비 - 하지 자세 보조가 필요한 작업 환경 분석 - 건설 근로자에게 보조가 필요한 관절 조사 - 인체공학 설계를 통해 착용성을 고려한 수동형 하지 보조 장비 개발 - 건설근로자의 하지 자세 보조를 위한 구동형 보조 장비 개발 2. 건설현장 적용을 위한 협동형 자율 구동 관절 로봇 - 작업 정밀도 향상을 위한 지능형 자율 구동 관절 개발 - 컨셉 설계를 통하여 작업자 보조 가능성 판단 - 필요 센서 및 구동부 구축 -건설 현장 유사 환경 시스템에서 실험을 위한 시제품 제작 3. 인체공학 기법을 통한 착용형 협동 로봇 시스템 - 착용성을 고려한 상？하지 복합 협동 로봇 시스템 개발 - 상？하지 복합 협동 로봇 착용 실험 - 상지 보조 추가 구동 관절 로봇의 협업 실험 - 실험실 내 실험을 통하여 개선점 도출 및 보완 - 하지 자세 보조 시스템의 개선 및 보완품 제작 ■ 뉴콘텍이앤씨 1. 협동형 자율 구동 관절 로봇의 협업 작업 도출 - 협동형 자율 구동 관절 로봇을 통해 효과적으로 보조가 가능한 작업 확인 - 작업 환경에서 필요한 시험 평가 구축 장비 도출 2. 협동형 자율 구동 관절 로봇 시스템 적용이 가능한 건설 시공 기법 수립 - 협동형 자율 구동 관절 로봇 적용을 통해 경제성, 효율성, 안전성 확보 가능한 기법 연구 - 중량물 이송에서 상지 보조 추가 자율 구동 관절 로봇의 운용성 확보에 대한 연구 - 협소 공간에서의 건설 근로자 자세 보조를 위한 하지 보조 시스템의 운용성 확보 연구 3.기존 건설 근로 환경을 모사한 실험환경 구축 - 협동형 자율 구동 관절 로봇이 적용될 근로 환경을 모사한 실험환경 구축 - 하지 자세 보조 시스템의 시험을 위한 환경 구축 - 상지 보조를 위한 추가 구동 관절의 작업 보조 용이성 시험을 위한 환경 구축 - 상？하지 복합 협동 로봇 착용 실험을 위한 환경 구축 4. 협동형 자율 구동 관절 로봇의 시험환경 내 사용성 검증 평가 수행 - 근로 환경과 유사한 시험환경 내에서의 Robot 시스템 사용성 평가/분석 - 실제 사용자의 Metabolic cost 측정 - 각 보조 시스템의 운용 편의성 도출 ■ 고려대학교 1. 인공지능을 활용한 지능형 건설 작업 의도파악 알고리즘 - 의도판단 알고리즘을 위한 센서부 구축 - 최적의 의도판단을 위한 정보 수립 방법 구축 - 센서 정보를 이용한 건설 근로자 작업 의도파악 인공지능 알고리즘 개발 |
|||||
| 색인어 | 한글 | 건설 근로자를 위한 착용형 협동 로봇 | 수동형 하지 자세 보조 장비 | 능동형 관절 로봇 | 인공지능 의도파악 기술 | 협업 로봇 활용 건설 공정 재정립 |
| 영문 | Wearable type cooperative robot | Passive type lower limb support device | Active cooperative robot for construction site | Human intention detecting Deep Learning Algorithm | Rebuilding construction process with cooperative robot | |
| 최종보고서 | #2_최종보고서(기반연구).pdf | |||||