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김동환 연구실
서울과학기술대학교
김동환 교수
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김동환 연구실

서울과학기술대학교 김동환 교수

김동환 연구실은 메카트로닉스와 제어공학을 기반으로 이동로봇, 드론, 산업용 자동화 시스템의 설계와 제어를 연구하며, 로봇 비전, 센서 융합, 자율주행, 딥러닝 기반 인식 기술을 접목해 태양광 패널 청소, 구조물 균열 진단, 부품 자동 파지, 험지 주행 등 실제 산업 및 사회문제 해결형 로봇 응용을 개발하는 연구실이다.

대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
지능형 이동로봇 및 자율주행 시스템 thumbnail
지능형 이동로봇 및 자율주행 시스템
주요 논문
5
논문 전체보기
1
article
|
인용수 3
·
2024
DBSCAN and Yolov5 based 3D object detection and its adaptation to a mobile platform
Dong Gyu Park, Tae Nam Jung, Jin Gahk Kim, Sang Hun Lee, Eun Su Oh, Dong Hwan Kim
IF 3.1
Mechatronics
https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2024.103238
Adaptation (eye)
Computer science
Artificial intelligence
Computer vision
Pattern recognition (psychology)
Psychology
2
article
|
인용수 3
·
2024
Localization of solar panel cleaning robot combining vision processing and extended Kalman filter
Joon Hee Kim, Sang Hun Lee, Jin Gahk Kim, Woo Jin Jang, Dong Hwan Kim
IF 2.9
Science Progress
In this study, we introduce a method for estimating the position of a self-driving solar panel-cleaning mobile robot. This estimation relies on line counts, typically 16 cm in panel width, obtained through image processing on the panel floor, along with wheel encoder information and inertial sensor data. To achieve accurate line counts, we introduce two adjusted threshold values and allow offsets in these values based on the robot's speed. Additionally, inertial measurement unit (IMU) signals assist in determining whether a line is horizontal or vertical, depending on the robot's movement direction on the panel, utilizing the robot's heading angle and detected line angle. When the robot is positioned between lines on the panel, more precise location estimation is necessary beyond simple line counts. To tackle this challenge, we integrate the extended Kalman filter with IMU data and encoder information, significantly enhancing position estimation. This integration achieves an RMSE accuracy value of up to 0.089 m, notably at a relatively high speed of 100 mm/s. This margin of error is almost half that of the vision-based line-counting method.
https://doi.org/10.1177/00368504241250176
Inertial measurement unit
Computer vision
Kalman filter
Heading (navigation)
Artificial intelligence
Robot
Encoder
Line (geometry)
Computer science
Extended Kalman filter
3
article
|
gold
·
인용수 1
·
2024
Design and control of a central-rotor type pentacopter design and implementation capable of contacting to and moving on wall surface
W Kim, Jonggeun Choe, Thomas Jung, Dong Hwan Kim
IF 2.1
International Journal of Advanced Robotic Systems
This paper explores the design and control of a center-rotor type pentacopter that can move in contact with a wall to accurately measure cracks in a concrete outer wall. A center rotor pentacopter is a type of pentacopter that uses an electric ducted fan (EDF) motor and two axis servomotors at the center of gravity of the quadcopter. Center-rotor pentacopters are characterized by the ability to generate thrust in the desired direction using two servomotors and an EDF motor to maintain a stable attitude without tilting or leaning during flight. In this paper, the mathematical modeling of a center-rotor pentacopter was verified through simulation and compared with a regular quadcopter. We also simulated the thrust of the center rotor to see how much it could withstand when a sudden gust of wind occurred. Then, we built a pentacopter and measured the cracks and calculated the width of the cracks through the actual pentacopter in addition to flight experiments. The results showed the advantages and applicability of the pentacopter.
https://doi.org/10.1177/17298806241278167
Computer science
Rotor (electric)
Control (management)
Surface (topology)
Control theory (sociology)
Simulation
Artificial intelligence
Mechanical engineering
정부 과제
17
과제 전체보기
1
주관|
2023년 3월-2025년 3월
|234,376,000
곡면형 자동식모 로봇시스템개발
본 과제는 반싱글(Half-Single) 자동 식모기 Concept M/C를 전자제어 기반으로 구현하고, knotting 작업을 자동화하는 통합 제어 S/W를 설계하는 연구임. 연구 목표는 최적화된 Knotting 동작 Mechanism 조건 도출, 하위제어 H/W 설계, 설계된 동작용 제어프로그램 Sequence Test 수행 후 기구동작 Mechanism 수정 반영, 통합제어 및 관리시스템(상위제어기) 통신 프로토콜·액츄에이터 파라미터·상태 모니터링 파라미터·GUI 플랫폼 개발, 시퀀스제어 요구사항 조사 및 방법론 도출임. 기대효과는 knotting 자동화로 가발산업의 노동집약 공정이 기술집약 고부가 가치로 전환, 극세 필라멘트 처리기술 발전, 자동화·ICT 융합 스마트 생산체제 확대로 국내가발산업 부흥과 경제적 파급효과 창출임.
수제가발
자동식모
식모위치제어
자동 가발제조 기계
모발 자동공급 시스템
2
주관|
2022년 6월-2026년 12월
|1,542,855,000
디지털트윈 3단계 기술 활용 전기·수소차 메카트로닉스 모듈 신뢰성 예측·검증 테마 구축
본 과제는 전기·수소차 및 자율주행차 부품 개발을 돕기 위해, KIMM-Sys 기반 미래차 시뮬레이터와 ROM & Surrogate Model을 만들고 기업·대학에 기술과 SW를 제공하는 연구임. 연구목표는 장비 20건·SW 개발 15건 및 인력양성 100건 강좌, 기업지원 해석 420건·컨설팅 130건 수행임. 핵심연구내용은 오픈소스 솔버(KIMM-Sys)용 미래차 시뮬레이터 성능 고도화, 통합 가상검증 하드웨어 구축, 전기·수소차 메카트로닉스 모듈 및 동력·조향 부품 ROM & Surrogate Model 개발, 기업 지원 및 홍보·교육 운영임. 기대효과는 개발기간·비용 단축, SW 도입비 문제 해소, 부품 국산화 및 미래 모빌리티 산업 기술력 향상과 외산 의존 완화 및 수소 인프라 확산 촉진에 기여함.
차수축소모델
전기차
자율주행차
수소차
가상공학
3
주관|
2022년 6월-2026년 12월
|2,425,714,000
디지털트윈 3단계 기술 활용 전기·수소차 메카트로닉스 모듈 신뢰성 예측·검증 테마 구축
본 과제는 미래차 부품·모듈을 가상공학으로 설계·해석·검증하도록 지원하는 KIMM-Sys 기반 디지털 전환 연구임. 연구 목표는 장비 20건 및 SW 구매·개발 44건, 기업·대학 지원과 인력양성 1,030명 규모 수행, 해석 420건·컨설팅 130건의 기업지원 체계 구축에 있음. 핵심 연구 내용은 오픈소스 솔버(KIMM-Sys)용 미래차 시뮬레이터 성능 고도화, 하드웨어 구축, 전기·수소차 동력·조향 및 운전장치 부품 ROM & Surrogate Model, 전기·수소차 메카트로닉스 모듈 ROM & Surrogate Model 개발임. 기대 효과는 가상공학 도입으로 개발 기간·비용 단축 및 시장 선점, 오픈소스 공급망 다변화와 수소 인프라 확산 촉진, One-Stop 시험·평가 시너지 창출에 있음.
수소차
자율주행차
전기차
차수축소모델
가상공학
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
등록2023초기 화재 진압을 위한 실내 자율주행 소화탄 발사기구1020230013215
등록2022교각 시설 관리 드론1020220160139
등록2021팔 구조가 형성된 태양광 패널 청소장치1020210171955
전체 특허

초기 화재 진압을 위한 실내 자율주행 소화탄 발사기구

상태
등록
출원연도
2023
출원번호
1020230013215

교각 시설 관리 드론

상태
등록
출원연도
2022
출원번호
1020220160139

팔 구조가 형성된 태양광 패널 청소장치

상태
등록
출원연도
2021
출원번호
1020210171955