자율 수중 로봇 Autonomous underwater vehicle (디시엔 2010.04)

자율 수중 로봇 Autonomous underwater vehicle

자율 수중 자동차 (AUV) 수중 여행 로봇입니다. 군사적 응용 프로그램에서는 AUVs도 무인 해저 차량 (UUVs)으로 알려져 있습니다. AUVs는 해저 시스템의 무인 수중차량이 아닌 자율 원격으로 운항하는 해저차량 (ROVs) - 통제 포함하고 표면에서 운용자와 밀접한 관계를 통해 / 조종사 전원 분류로 알려진 큰 그룹의 일부를 구성합니다.

첫 번째 AUV는 응용 물리연구소의 워싱턴 대학에서 개발되었습니다 초기 1957년 스탠 머피, 밥 프랑소와, 테리 Ewart에 의해. "특수 목적 수중 조사 차량"또는 SPURV, 음향 전송, 그리고 잠수함을공격 확산을 연구하는데 사용되었습니다.

기타 초기 AUVs는 매사추세츠 공과대학의 1970년대에 개발되었습니다. 이들 중 하나가 MIT에서 해상에 있는 하트 갤러리에 전시되어 있습니다. 동시에, AUVs 또한 소련에서도 개발되었습니다 (비록 이것은 일반적으로 밝혀지지 않았다 훨씬 나중까지).

응용 프로그램
비교적 최근까지 AUVs이 작업에 사용할 수 있는 기술에 의해 규정 제한된 수가 사용되었습니다. 고급 처리 기능과 높은 수율 전원 공급 장치의 발전과 함께, AUVs 이 제 역할과 임무가 끊임없이 변화와 함께 점점 더 많은 작업을 위해 사용되고 있습니다.

상업
그들은 subsea 인프라 구축을 시작하기 전에 석유 및 가스 산업은 해저의 상세한 지도를 만들기 위해 AUVs를 사용하여, 파이프라인 및 하위 바다 완료가 비용 환경에 최소한의 혼란과 효율적인 방식으로 설치할 수 있습니다. AUV는 조사 회사가 정확한 설문 조사 또는 전통적인 bathymetric 설문 조사는 더 적은 또는 엄청난 댓가를 치뤄 효과가 될 지역을 수행할 수 있습니다. 또한 게시물 - 파이프 설문 조사를 하다가도 지금은 가능합니다.

군사
AUV에 대한 전형적인 군사 작전 지도의 지역에 어떤 기뢰, 또는 항구와 같은 보호 영역 (모니터) 새로운 미확인 물체가 있는지 확인합니다. AUVs는 또한 안티 - 잠수함 전쟁에의 감지에 도움을 고용하는 잠수함을 유인할수도 있다.

연구
과학자들은, 바다, 그리고 바다의 바닥 호수연구에 AUVs를 사용합니다. 센서의 다양한 AUVs 다양한 요소 또는 화합물, 흡수 또는 빛의 반사, 그리고 미세한 생명 존재의 농도를 측정에 부착되어 탐색할 수 있습니다.

취미
많은 roboticists 취미로 AUVs을 구성. 간단한 AUV는 주위에 99 달러, 간단한 합성 수지 파이프 본문과 모형 비행기의 프로펠러와 2-3 방수 모터 구성을 위해 꾸밀수 있습니다. 이러한 AUVs가 장착되어 카메라, 조명과 그들의 상업 형제처럼 음파 탐지기 될 수 있지만 일반적으로 자신의 업무 깊이는 약 50 ~ 100 피트로, 상업 모델의 수천 피트 깊이 용량과 비교됩니다. 그들은 또한 내구성이 적은 경향이 일반적으로 바다에 가고, 수영장 또는 lakebeds에 있는 대부분의 시간으로 운영되지 않습니다. 여러 대회가 존재하는 여러 가지 목표에 대한 애완 수제 AUVs.

서로 다른 AUVs 수백은 지난 50 년 정도 [이상 설계되었습니다 하지만, 단지 몇 기업이 어떤 중요한 숫자로 차량을 판매하고 있습니다. 약 10 국제시장에서 Kongsberg 해양, Hydroid (지금 Kongsberg 소유 등 AUVs를 판매 회사), Bluefin 로봇, 국제 잠수함 엔지니어링 회사와 Hafmynd가 있습니다.

차량의 크기는 휴대용 경량 AUVs부터 대형 차량의 직경 범위 미터 길이 10여. 일단 군사 및 상업 부문 사이에 작은 차량은 이제 인기를 잃어 가고 있습니다. 그것은 널리 상업 기관에 의해 필요한 범위와 endurances AUVs에게 더 큰 차량 운전의 효율성을 최적화를 위해 승인되었습니다. 그러나, 작고, 덜 비싼 가벼운 AUVs는 여전히 일반 대학에 대한 예산은 옵션으로 하고 있습니다.

몇몇 제조 업체들은 Bluefin과 Kongsberg 등 국내 정부에서 혜택을 후원했습니다. 시장은 효율적으로 세 영역 : 과학 (대학 및 연구 기관), 상업용 해상 (석유와 가스 등) 및 군사 응용 프로그램 (기뢰 대책, 전투 공간 준비) 분할합니다. 이러한 역할의 대부분은 비슷한 디자인과 크루즈 모드에서 작동을 활용합니다. 그들은 1과 4 노트 사이의 속도로 preplanned 노선 동안 다음과 같은 데이터를 수집합니다.

상업적으로 이용 가능한 AUVS, 주식 회사, 큰 HUGIN 1000 3000 AUVs Kongsberg 해양과 노르웨이 국방 연구소 설립에 의해 개발된, Bluefin 작은 것들과 100 AUV 우즈 홀 해양 연구소에 의해 미국에서 개발 등 다양한 디자인과 지금 Hydroid로 판매를 포함 로보틱스 12 및 21 인치 직경 차량과 국제 잠수함 엔지니어링 회사 탐색기. 대부분의 AUVs의 전통이 크기 사이의 절충, 사용 가능한 볼륨, hydrodynamic 효율성 및 취급의 용이성으로 볼 수 있는 그대로생김새가 어뢰의 형태입니다. 모듈형 디자인을 사용하는 일부 차량, 구성 요소 활성화를 쉽게 운영자에 의해 변경될 수 있습니다.

시장은 진화하고 지금은 디자인보다는 순수하게 발달보다는 상업적인 요구 사항이 다음과 같습니다. 다음 단계는 하이브리드 AUV / ROV 설문 조사 가벼운 개입 작업 능력이 될 가능성이 높습니다. 이것은 보다 효과적으로 관리하고 능력이 필요합니다. 다시 말하지만, 시장은 금융 요구 사항에 의해 목표로 돈을 비싼 선박 시간을 절약할 수 있도록 구동됩니다.

대부분의 AUVs가 임무를 수행할 수 있는 반면 현재 대부분의 사업자 음향 텔레메트리 시스템의 범위 내에서 순서대로 자신의 투자에 가까운 시계를 유지하기 위해 남아 있습니다. 이것은 항상 그렇지는 않습니다. 예를 들어, 캐나다는 최근 제 76조 국제 연합 협약 바다의 법률의 밑에 그들 주장의 북극 얼음 아래 바다 바닥의 조사에 두 AUVs (이세 익스플로러)의 배달을 얻었습니다. 또한, 초저전력 장거리 변종 수중 글라이더는 운영 주 또는 해안 및 개방형 해양 분야에서 몇개월 동안 주기적으로 위성에 의해 해안에 데이터를 전달과 무인 능력, 돌아오기 전에 점점이와 같은 주운합니다.

AUVs의 새로운 클래스 2008로서, 어떤 디자인을 자연에서 찾아 모방 개발되고 있다. 대부분은 현재 자신들의 실험 단계에 있지만,이 biomimetic (또는 생체 공학) 차량의 본성이 성공적으로 설계를 복사하여 추진하고 기동성에 효율성이 높은 학위를 얻을 수 있습니다. 이러한 두 차량 Festo의 AquaJelly과 Evologics 'Bionik 만타가 있습니다.

센서
주로 해양 도구, AUVs가 자율적으로 바다의 지도 기능 탐색 센서를 탑재한다. 일반적인 센서 컴퍼스, 깊이 센서, sidescan 및 기타 sonars, 자기계 magnetometers, 서미스터 및 전도성 프로브가 포함됩니다. 2006 년 9 월 캘리포니아에 있는 몬테레이 베이에서 보신다면 보여주는 21 (530mm) 직경 AUV 인치가 있습니다 견인 300 피트 (91 m)은 긴 수중 처음기 배열 3 매듭 (/ h의 5.6 km)을 speed.12을 크루징 유지하면서

네비게이션(탐색)
AUVs는 수중 음향 위치 확인 시스템을 사용하여 탐색할 수 있습니다. 바다 바닥에서 그물 기준 transponders 배치 시간 운영, 이것으로 알려져 있습니다 (LBL) 네비게이션. 언제 지원 함선과 같은 표면 참조를 사용할 울트라 짧은 기준 (USBL) 또는 단기 기준은 (SBL) 위치는 어디 subsea 자동차 (GPS)를 이용하여 표면 공예의 위치를 알려진 상대적 계산을 하는데 사용됩니다 음향 범위와 측정의 베어링. 언제나 완전히 자율적으로 운영되면, AUV가 표면 것이며 자체의 GPS 수정. 위치 수정 사이 및 정밀한 작전, AUV 온보드 관성 항법 시스템을 위한 여행의 속도를 측정하는데 사용되는 차량과 도플러 속도 기술의 가속도를 측정합니다. 압력 센서의 수직 위치를 측정합니다. 이러한 관측은 최종 탐색 솔루션을 결정하기 위해 필터링됩니다. 새로운 대안 중 GPS 수신기, 또는 데드 레크닝에 대한 추가 자석 나침반 때마다 GPS 신호가 손실되는 것과 연계하여 관성 항법 시스템을 사용합니다.

파워
사용중인 대부분의 AUVs는 재충전이 가능한 배터리가 있습니다 (), 그리고 리튬 이온, 리튬 폴리머, 니켈 수소 화합물 등 금속을 공급하는 배터리 관리 시스템의 몇 가지 형태로 구현됩니다. 일부 차량은 미션마다 상당한 추가 비용 아마도 두 번 지구력 제공하는 기본 배터리를 사용합니다. 대형 차량의 몇 부분은 알루미늄으로 반 연료 전지 기반의 전력 있지만, 이러한 실질적인 유지 보수를 필요, 요구 비싼 리필하고 안전하게 취급해야하고 낭비되는 제품을 생산하고 있습니다. 새로운 추세는 다른 배터리와 울트라 커패시터와 전력 시스템을 결합하는 것입니다.

이밖에 수중 글라이더(Underwater glider)가 있으며 다음에 따로 다룬다

이 게시물을...

수중 무인탐색·정찰기

(국방일보

트랜스포머 뺨치는 `수중글라이더'

독일이 개발한 수중글라이더.필자 제공 미 해군의 수중글라이더 슬로쿰(Slocum) 수중글라이더. 　영화 트랜스포머를 보면 사막을 누비며 정찰하는 무인정찰기 프레데터의 활약상을 볼 수 있다. 그러면 드넓은 대양의 물속 미지의 정보를 탐색하고, 정찰할 수 있는 무인기는 없을까? 바로 수중글라이더(Underwater Glider)가 있다. 　수중글라이더의 개념은 1989년 미 국방부 DARPA에서 슬로쿰(Slocum)이라는 수중글라이더의 개발을 제안하면서부터 시작됐다. 후에 범선형태로 지구를 순환하는 조슈아 슬로쿰(Joshua Slocum)이 소개됐고, 최근에는 수심의 깊이에 따른 바닷물의 온도차를 이용해 동력을 얻는 글라이더로 발전하고 있다. 이는 바다 표면의 따뜻한 물에 의해 수중글라이더의 튜브 안에 있는 왁스가 팽창하면 펌프가 작동해 수중글라이더를 작동 전진시키고, 그와 동시에 옆 날개를 이용해 수심이 깊은 곳으로 내려간다. 그러면 깊은 곳의 차가운 물로 인해 왁스가 수축하며 펌프가 작동하고 옆 날개의 각도를 조정해 상승하며 전진한다. 이때 탑재된 각종 센서들을 활용해 3차원 정보를 수집한다. 　수중글라이더는 GPS·압력센서·기울기 센서·마그네틱 콤파스 등을 탑재하고 특정위치 및 수심으로 항해하며, 수온·전도율(염도)·해류·엽록소 농도·혼탁도·수심·음파산란도 등의 다양한 정보를 수집한다. 입력된 시간 간격으로 수면으로 부상해 내장된 위성전화를 통해 정보를 송신하고 새로운 코스를 업로드받는다. 　수심의 깊이에 따른 온도차에 의해 구동되는 수중글라이더는 별도의 동력 없이 장기간 운행할 수 있어 장기간의 해양정보를 관측하는 데 활용된다. 그러나 이는 동력의 크기에 한계가 있기 때문에 최근에는 고효율로 오랜 기간 운항할 수 있는 전기추진의 글라이더에 대한 연구도 병행해 진행되고 있다. 　2009년에는 미국 러트거스 대학이 만든 RU-27이라는 온도차 구동방식의 수중글라이더가 뉴저지에서 스페인의 해안까지 221일 동안 대서양을 횡단하며 해수온도·염분·해류 등의 수중데이터를 수집하는 데 성공했다. 　독일의 라이프니츠 해양연구소(IFM-GEOMAR)는 자전거 라이트 수준의 에너지로 수심 1000m까지 탐사가 가능한 작은 어뢰와 같은 형상을 가진 수중글라이더들을 확보해 다양한 해양 관측에 투입할 예정이다. 　미 해군은 2004년 잠수함에서 다이버들의 지원을 받아 수중글라이더를 발사해 바다의 3차원 정보를 획득, 소나성능을 향상시켜 전술적 결정에 사용하고 대잠작전에서도 전술적 정보로 사용하기 시작했다. 이후 림팩훈련에서 지속적으로 사용하고 있으며, DARPA를 중심으로 지속적인 연구를 수행하고 있다. 　앞으로 수중글라이더는 플랫폼에서의 배치와 회수가 가능하고, 상대적으로 경제적이고, 다양한 임무를 위해 개조가 간편하다. 또 최소한의 유지보수로 장기간 사용이 가능하고, 배터리를 쉽게 교체한 후 다시 수중으로 배치될 수 있도록 발전할 것이다. 이를 통해 수중글라이더에 다양한 장비를 장착해 수중조사관측, 수중작업, 심해탐사 등의 산업 및 해양과학 분야에서 활용과 기뢰탐색·제거, 전략적인 해양데이터 수집, 무인항만감시, 수중정찰, 원격 은밀 타격과 같은 군 작전지원에 활용될 것으로 기대된다. <김경용 국방기술품질원 선임연구원> 지도에 영상·음성 서비스 `지오엑스레이' 2단계 눈앞 미 국방고등기술연구소(DARPA)는 지난해 10월 위성과 항공 이미지를 합성해 관심 있는 지역에 대한 수많은 정보를 모니터상에서 제공해주는 기술인 지오엑스레이(GeoXRay)의 2단계 개발계약을 체결했다. 이 기술을 활용하면 테러리스트를 추적하거나 무인항공기 공격목표의 식별을 용이하게 해주는 등 군사 및 정보 분야 기술발전에 많은 도움이 될 것으로 기대된다. 　개발은 기존에 개발 중인 텍스트로 이뤄진 정보 외에 영상과 음성정보까지 서비스 범위가 확장된 사용자 친화적 인터페이스 구현에 초점을 맞춘 통합정보 어플리케이션 개념으로 진행할 계획이다. 　현재 개발 중인 상업용 버전은 전자지도에 나타난 특정 건물을 클릭하면 건물과 관련된 상세정보, 즉 전화번호·재산상황·과세자료 등 개인적인 정보뿐만 아니라 관련 뉴스·블로그 등과 같이 시시각각 변하는 동적인 정보까지도 팝업창에서 확인이 가능하기 때문에 도시계획 수립, 부동산 거래 등 다양한 민간 분야에서의 적용이 추진되고 있다. 　이 같은 기술을 군사적으로 적용하기 위해서는 광범위하고 엄청난 양의 정보를 얼마나 빨리 융합시키느냐가 극복해야 할 기술적 난제다. 이 기술개발이 원활히 추진되면 올해 안에 국가보안, 치안, 교통·수송 및 시 재개발과 관련된 정부 수요자들에게 맞춤형 서비스를 제공할 수 있을 것으로 기대된다. <오광운> 사업축소에도 예산 늘고 기술장벽 탓 실패가능성 커-美육군 `미래전투체계' 재설계 검토 　2009년 4월 6일 미 국방장관인 게이트는 미 육군 현대화 사업의 일환으로 추진되고 있는 미래전투체계(FCS·Future Combat Systems) 프로그램의 전면 재설계를 고려하고 있다고 발표했다. 　미래전투체계는 1999년 10월 당시 미 육군참모총장이던 에릭 신세키 장군이 제안한 사업으로 미 육군의 주력인 에이브람스 탱크, 브래들리 전투장갑차 등 중장갑 위주의 기존 전력구성을 탈피해 기동성·치명성·생존성을 갖춘 네트워크화한 유·무인 전투체계의 기능통합으로 어떤 전장 환경에서도 신속한 전략적 대응이 가능한 체계를 목표로 추진된 여단급 전투팀(BCT) 개발 프로그램이라 할 수 있다. 　미래전투체계는 8종의 유인 지상차량과 6종의 무인 정찰기·지상차량 등 총 14개 체계와 네트워크 및 병사체계가 하나의 시스템으로 통합돼 총 16개의 체계로 구성된다. 감시정찰 수단과 강력한 화력, 그리고 상황인식 능력 제공을 위해 네트워크화함으로써 전투효율을 극대화시킬 수 있는 진정한 복합시스템으로 미 육군의 현대화 사업을 상징했다. 　이같이 미 육군이 미래전장을 대비해 의욕적으로 추진했던 미래전투체계 사업의 재설계 배경에는 다음과 같이 많은 문제점이 노출됐기 때문이다. 　전략적 측면에서 미래전투체계는 원래 기계화 병력을 대상으로 한 재래식 분쟁에 맞게 설계된 체계로서 비대칭전 수행 시 얻었던 교훈들을 반영하지 못하는 등 개발전략에 의문이 제기됐다. 예산 측면에서는 사업 축소에도 불구하고 개발비가 최초 계획 900억 달러에서 1600억 달러로 증가됐을 뿐만 아니라 앞으로도 추가적인 예산지출 요소가 많아질 것이라는 우려가 제기됐다. 기술적 측면에서는 차량의 크기 및 중량 감소, 새로운 탄약의 개발, 첨단 능동방호 능력의 창출, 네트워크로 정보를 전송할 충분한 대역의 개발 및 네트워크 취약성 등과 같은 기술적인 장벽 때문에 사업 실패의 가능성이 제기됐다. 사업관리 측면에서는 미래전투체계의 효율성은 타군과의 합동작전을 통해 얻어지는 시너지 효과에 크게 의존하나 이들 사업의 상당 부분에 문제점이 도출됐거나 이미 사업이 취소됐다. 　그러나 일부 전문가들은 미 육군의 새로운 현대화 계획에 대해 기존 미래전투체계와의 차별성, 사업 기간 내 적용 가능성 및 공중 수송 가능성 등에 의문을 제기하고 있다. 이 때문에 미 육군의 현대화 사업이 원만하게 추진되기는 어려울 것으로 전망된다. <오광운 국방기술품질원 선임연구원> 자료출처 :국방일보