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최세범 연구실
한국과학기술원 기계공학과
최세범 교수
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최세범 연구실

한국과학기술원 기계공학과 최세범 교수

최세범 연구실은 차량 동역학과 자동제어를 기반으로 자율주행 자동차의 경로 계획·추종 제어, 주변 차량 의도 추론 및 궤적 예측, 차량 상태 추정과 고장 진단, 상용차·셔틀·AGV를 포함한 다양한 모빌리티 플랫폼의 안전성 향상 기술을 연구하며, 최적화·강건제어·센서융합·기계학습을 결합해 실시간성과 실제 적용성을 갖춘 차세대 자동차 제어 기술을 개발하고 있다.

대표 연구 분야
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자율주행 차량의 경로 계획 및 추종 제어
주요 논문
3
논문 전체보기
1
article
|
인용수 3
·
2024
Path Planning Using Dual Connecting Points Optimization for Emergency Collision Avoidance
H.G. Lee, Seibum B. Choi
IF 14.3
IEEE Transactions on Intelligent Vehicles
This paper proposes a novel lane change path optimization algorithm for emergency collision avoidance in intelligent vehicles. Traditional path planning often faces challenges such as optimizing many variables, being unsuitable for emergency scenarios, or producing paths that are difficult for vehicles to follow accurately. Our approach employs lagged longitudinal and lagged curvature models with <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$G^{2}$</tex-math></inline-formula> continuous curves, generating reliable collision avoidance trajectories under low-level actuator time lag. The lagged longitudinal model is designed to be differentiable in the spatial domain, allowing curvature optimization in the curvilinear coordinates. The lagged curvature model facilitates rapid lane changes, making it suitable for emergency collision avoidance. The proposed method optimizes only dual connecting points and enhances computational efficiency using analytic gradient-based nonlinear programming. Comparisons with existing path planning methods–namely, the fifth-order spline optimization method, model predictive control-based optimization, and the time-domain fifth-order polynomial optimization method–on straight and curved roads demonstrate that the proposed method minimizes collision avoidance areas more effectively. The proposed path is verified with a simple tracking controller in high-fidelity simulation using TruckSim.
https://doi.org/10.1109/tiv.2024.3444329
Dual (grammatical number)
Collision avoidance
Path (computing)
Computer science
Collision
Motion planning
Artificial intelligence
Computer network
Computer security
2
article
|
인용수 3
·
2024
Machine Learning based Drive Fault Diagnosis and Isolation Algorithm for 4WIS4WID Vehicle using Residual Visualization
Jinwook Kim, Seibum B. Choi
IF 14.3
IEEE Transactions on Intelligent Vehicles
This study proposes an innovative fault diagnosis algorithm developed for the 4WIS4WID vehicle system, aiming to overcome fault location and identification challenges. The 4WIS4WID system utilizes hardware redundancy and fault-tolerant control to maintain vehicle operation even when a fault occurs. However, because the number of degrees of freedom of the vehicle is less than the number of faults, it is impossible to distinguish analytically between faults. The proposed algorithm employs residual analysis to address this limitation, capturing the differences between predicted vehicle behavior and actual sensor data. The residuals are converted into a three-channel image using a 2-D histogram and a logical function to form a single fault image. A convolutional neural network (CNN) learns these fault images to detect the occurrence of a fault and accurately determine its location. The Recursive Least Square (RLS) algorithm is utilized to classify fault types. This method identifies the fault's size and type, and the vehicle's output in which the fault occurred is estimated. The proposed algorithm's fault diagnosis and classification performance are verified through CarMaker-based simulation. This systematic approach to fault diagnosis enhances vehicle safety and reliability in intelligent vehicle applications.
https://doi.org/10.1109/tiv.2024.3444916
Residual
Visualization
Computer science
Isolation (microbiology)
Fault detection and isolation
Fault (geology)
Artificial intelligence
Algorithm
Machine learning
3
article
|
인용수 17
·
2023
Efficient Trajectory Planning for Autonomous Vehicles Using Quadratic Programming With Weak Duality
Dasol Jeong, Seibum B. Choi
IF 14.3
IEEE Transactions on Intelligent Vehicles
Highly autonomous driving technology is expected to improve driving safety and convenience, and collision avoidance technology is essential for fully autonomous driving. Planning a collision-free trajectory that includes velocity and path is one of the most challenging objectives. Optimization-based trajectory planners have been proposed in many previous studies because they offer a high degree of freedom and can handle various situations. However, most previous trajectory planners used nonlinear programming due to the nonlinearity or non-convexity of the optimization problem. These methods come with a high computational load. The trajectory planner requires the real-time ability to cope with dynamically changing environments. This article focuses on the trajectory planning of autonomous vehicles through quadratic programming (QP), which requires a low computational load. To achieve this, we introduce the longitudinal-lateral decomposition method. In addition, collision-free constraints are expressed as linear constraints through proposed ingenious dual functions. The proposed weak duality optimization problem has a QP form and optimized trajectory and obstacle avoidance timing through only one QP problem. This study verified that the proposed trajectory planner could plan smooth collision-free maneuvers for several driving situations by simulations.
https://doi.org/10.1109/tiv.2023.3315387
Trajectory
Duality (order theory)
Quadratic programming
Quadratic equation
Mathematical optimization
Sequential quadratic programming
Trajectory optimization
Computer science
Mathematics
Combinatorics
정부 과제
36
과제 전체보기
1
2024년 4월-2027년 4월
|140,833,000
인프라 기반의 ADAS를 위한 정밀 차선 지도의 자동 생성 및 자동 갱신 알고리즘 개발
- 단일 주행 데이터를 이용한 차량 측위 알고리즘 및 인공신경망 기반 차량 거동 분류기 개발- 단일 주행 데이터를 이용한 주변 특수구조물 위치 추정 알고리즘 개발- 단일 주행 데이터를 이용한 차선 수준 지도의 자동 제작 및 원호 매개변수화 알고리즘 개발- 다중 주행 데이터를 이용한 차선 수준 지도의 자동 제작 및 원호 매개변수 갱신 알고리즘 개발
센서 융합
차선 매개변수화
차선 지도 갱신
자동화
2
주관|
2023년 3월-2026년 12월
|1,236,000,000
구동 및 조향 일체형 플러그앤드라이브 모듈 기술 개발
본 과제는 로봇이 스스로 움직이고 방향을 바꾸는 데 필요한 핵심 부품인 '구동 및 조향 일체형 플러그앤드라이브(PnD) 모듈' 기술을 개발하는 연구임. 이 모듈은 로봇의 구동과 조향 기능을 하나로 통합하여, 공장이나 물류 창고에서 사용되는 자율주행 로봇(AGV/AMR)이 더 효율적이고 유연하게 운용될 수 있도록 하는 것을 목표로 함. 연구 목표는 수요처 요구사항 분석을 통해 로봇 운용 환경 및 기능을 정의하고, 타사 제품 벤치마킹을 거쳐 최적의 PnD 구동 모듈 사양을 선정하는 데 있음. 또한, AGV 자율운송 알고리즘 모델 개발과 통합제어기 환경 기술조사 및 성능 분석을 포함함. 핵심 연구 내용은 공정별 AGV/AMR의 기존 및 요구 사양 확인, 운용 환경 및 기능 분석, 경쟁자 특허 및 기술 동향 파악, 작동 조건별 시스템 출력 검토 및 개발 일정 수립임. 더불어, 제어기 환경 구성 기술조사, 연동 하드웨어 컨셉 설계, 유사 제품 성능 분석 및 AGV 성능평가 분석, 간소화된 로봇 모델 개발을 진행함. 기대 효과는 AMR/AGV 시장의 기술 요구도를 정립하고 실제 수요 기반의 기술 요구도를 확보하여 설계에 반영하는 것임. PnD 인터페이스 구동 모듈 시장 수요 파악과 로봇 시장 경향 분석 데이터 확보를 통해 국내 로봇 산업의 경쟁력 강화에 크게 기여할 것으로 전망됨.
PnD 모듈
구동모듈
AGV 평가 시나리오
AGV 통합제어기
AL기반 추정기술
3
2023년 3월-2026년 12월
|1,939,200,000
구동 및 조향 일체형 플러그앤드라이브 모듈 기술 개발
[주관연구개발기관(에이치엘로보틱스)] o 단위 기능 소프트웨어 검증 o 구동 모듈 성능 평가 o 시스템 통합 및 검증 o 플랫폼 적용 [공동연구개발기관1(한국자동차연구원)] o 제어 알고리즘을 통합한 통합제어기의 AGV 통합 o 개발 모듈 성능 시험평가 [공동연구개발기관2(한국과학기술원)] o AGV/AMR 자율운송 제어 알고리즘- AGV ...
PnD 모듈
구동모듈
AGV 평가 시나리오
AGV 통합제어기
AL기반 추정기술
최신 특허
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상태출원연도과제명출원번호상세정보
등록2020변속기 클러치 제어방법1020200119026
등록2019타이어의 굽힘 강성 변화를 이용한 타이어 마모 측정 장치 및 이를 이용한 타이어 마모 측정 방법1020190122358
등록2019타이어 가속도 신호의 불규칙성을 이용한 타이어 마모 측정 장치 및 이를 이용한 타이어 마모 측정 방법1020190122342
전체 특허

변속기 클러치 제어방법

상태
등록
출원연도
2020
출원번호
1020200119026

타이어의 굽힘 강성 변화를 이용한 타이어 마모 측정 장치 및 이를 이용한 타이어 마모 측정 방법

상태
등록
출원연도
2019
출원번호
1020190122358

타이어 가속도 신호의 불규칙성을 이용한 타이어 마모 측정 장치 및 이를 이용한 타이어 마모 측정 방법

상태
등록
출원연도
2019
출원번호
1020190122342