핵심 개념
본 논문은 GNSS가 없는 해양 환경에서 물체 회수를 위해 설계된 UAV-Hexapod 시스템을 제시하고, 시스템의 효율성을 입증하기 위한 실험 결과를 제시합니다.
본 논문은 GNSS가 없는 해양 환경에서 물체 회수를 위해 UAV와 헥사포드 로봇을 통합한 시스템을 제시합니다. UAV는 넓은 시야와 빠른 이동성을 제공하지만 직접적인 환경 상호 작용에는 제한적이며, 헥사포드 로봇은 안정성과 조작 능력이 뛰어나지만 이동 범위가 제한적입니다. 본 연구에서는 이러한 두 시스템의 장점을 결합하여 해양 환경에서 발생하는 어려움을 극복하고 효율적인 물체 회수를 가능하게 합니다.
UAV 시스템
UAV는 물체 탐색, 헥사포드 운반 및 GNSS가 없는 환경에서의 위치 파악을 담당합니다. 다양한 센서들을 탑재하여 안정적인 비행과 위치 추정을 수행합니다.
위치 추정 센서: 두 대의 T265 어안 카메라 (기준 프레임에 설치된 AprilTag 마커 기반 상대 위치 추정), D455 심도 카메라 (표적 상공에서 근거리 측정 및 보조 고도 추정), 광학 흐름 센서 (보조 위치 추정), Hokuyo 2D LiDAR (수면 위 고도 측정)
헥사포드 운반 시스템: 윈치 메커니즘을 사용하여 헥사포드 로봇을 안전하고 정확하게 내리고 회수합니다. 초음파 센서와 헥사포드에 설치된 작은 AprilTag 마커 세트를 통해 폐쇄 루프 시스템으로 작동합니다.
헥사포드 시스템
헥사포드는 동적 표면에서 안정적인 물체 회수를 위해 설계되었습니다. 6개의 다리는 고르지 않은 지형에서도 안정성을 제공하며, 물체를 효율적으로 잡을 수 있도록 조작기 역할을 합니다.
주요 기능: 윈치 메커니즘을 통한 UAV와의 자율 도킹 및 분리, 움직이는 플랫폼에서 균형을 유지하는 적응형 보행 제어, 물체 감 및 거리 측정을 위한 초음파 센서
하드웨어: 마그네슘 합금으로 제작된 가벼운 프레임과 3D 프린팅 부품 사용, Nvidia Jetson Xavier NX 온보드 컴퓨터 탑재
소프트웨어: 센서 데이터 처리, UAV와의 통신, 보행 및 파지 기능 제어
미션 계획 및 통신
UAV는 표적 위치 또는 명령을 수신하면 온보드 센서를 사용하여 해당 지역으로 이동하고, 헥사포드를 윈치 메커니즘을 통해 배치합니다.
헥사포드는 UAV에서 제공하는 상대 표적 위치를 사용하여 표적 물체를 향해 이동하고, 온보드 센서를 사용하여 물체를 감지하고 다리로 잡습니다.
UAV와 헥사포드 간의 통신은 맞춤형 MAVLink 프로토콜을 사용하는 무선 RF 통신을 통해 이루어지며, 실시간 조정을 보장합니다.