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Necessity of the tole-operation has been increased in many fields. Since the Internet is inexpensive and available all over the world, it is a strong candidate for the transmission media of the tole-operation. However, the Internet has random time delays that may cause instability in the system especially if the tole -operation is bilateral. In the past few years many attempts have been made to overcome the random time delay, So far, they are still insufficient in terms of performance. The ‘Variable holding time’ is introduced to improve the performance of the ‘Event based tole-operation’ which controls a system with a non-time action reference. By holding each event for proper time, the system can quickly respond and be stabilized. The proper holding time should be selected based on the characteristics of the task that the system performs. The factors that reflect those characteristics are investigated. The fuzzy logic is employed to obtain the proper holding time for each event while the tole-operation system is in operation. The experimental results presented in this paper verify effectiveness of the proposed method.

A master-slave system for tele-operation had been developed and tested for several decades. In this paper the master robot is composed of several wires and provides position information of the handle which is driven by a operator within the master robot work space. A PC is used for the command calculation for a slave robot. This paper deals with the relation between the number of strings and D.O.F of the master robot, control method of the slave robot during the operation and the monitoring method over the working area by the computer graphics simulation. The D.O.F of the master robot can be modified by adding or subtracting some strings. The controller of the slave robot uses the advanced PD control method to keep the performance against varying working load.

본 논문에서는 안드로이드 기반의 서비스 로봇 제어를 위한 유비쿼터스 인터페이스를 제안한다. 로봇의 호스트 컴퓨터인 서버에서 전방의 영상, 지도 정보와 로봇의 현재 위치를 표현한 그래픽, 및 로봇의 모션에 대한 그래픽 영상을 안드로이드 클라이언트에 전달하고, 안드로이드는 그 결과를 화면상에 표현한다. 안드로이드는 로봇을 원격제어하거나 목표위치 지정 및 로봇의 동작을 제어하기 위한 정보를 버튼으로 표현하고 그 정보를 서버에 전달하여 안드로이드 기반의 유비쿼터스 인터페이스가 가능하도록 한다. 로봇의 이동과 동작을 제한된 크기의 스마트폰 화면에서 제어하기 위해 원격이동 모드, 자동이동 모드 및 원격조작 모드를 구현한다. 실험에서는 모토로이 안드로이드 폰을 이용한 인터페이스를 구현하여 실제 서비스 로봇 제어에 적용한 결과를 통해 제안한 인터페이스가 로봇 제어를 위한 유비쿼터스 인터페이스로서 응용될 수 있음을 보여준다.

In this paper, an Android based ubiquitous interface for controlling service robots is presented. The robot server captures the images for the front view of the robot, makes a map of the environment and its position, produces a graphic image of its pose, and then transmits them to the Android client. The Android client displays them in the LCD panel and transfers control information obtained from touched buttons to the server. In the interface environment, we implement remote moving mode, autonomous moving mode, and remote operation mode for being used for versatile operability to the robot with limited screen of the smart phone. Experimental results show the implementation of the proposed interface in Android installed on Motoroi to control a service robot, and demonstrate its feasibility.

In this paper, a parameters self-learning PID controller algorithm based on modified BP neural network is proposed to eliminate the influence of time delay on the stability and maneuverability of tele-operation manipulators. This control algorithm adjusts the three parameters of PID controller on line through BP neural network. Conjugate gradient method is used for real-time adjustment of weighted coefficient of BP neural network so as to adjust the output parameter of PID controller. The model of three-joint manipulator with three degrees of freedom (3-DOF) was established. The simulation results show that force tracking performance of master and slave manipulators is good, the maximum error is 0.15. The position tracking performance of slave manipulator is stable, the amplitude decay can be ignored, the maximum error is 3.9 and time delay is 0.3s. This control algorithm has fine self-learning capability and robustness. It had better time delay control effect and could improve the operability of internet-based tele-operation manipulators.

본 연구는 실시간으로 원격제어가 가능한 무인소방 시스템을 제안한다. 안전지대에 위치한 조종자가 화재현장에 투입된 무인 소방대차를 무선통신으로 원격조종함으로서 재난 및 긴급 상황에 신속하고 안전한 방재 작업을 진행할 수 있다. 이를 위하여, 소화전에 연결되어 고압으로 살수 작업이 가능한 무인 소방트럭에 대하여 제안하고, 이를 시제품으로 개발 하였다. 또한 LTE통신 상황에서 서로 다른 영상형식에 따른 시간지연과 FPS를 정량화하여, 효과적인 실시간 원격 조종 시스템에 대하여 제안하였다. 제안된 시스템의 검증을 위하여, 안전지대의 조종자와 무인소방대차를 3km 떨어진 곳에 위치시키고 주행테스트를 진행하였다. 무인소방대차를 LTE통신을 통하여 접속하고, 영상과 모션을 조종자에게 전 달하여 평균 120msec의 시간지연으로 주행 테스트한 실험 결과를 제시한다.

In this research, we suggest a real-time tele-driving system for unmanned fire truck control using the LTE communication system. The operator located in the safe area could drive the unmaned fire truck by implementing the secure tele-operation in case of the emergencies and disaster situation. A prototype of the unmaned fire truck was developed with a fire canon, a high pressure pump, a ball valve and a horse reel. The effect of time delay and FPS was quantified depending on the image sizes and the effective system for realtime tele-operation was suggested. To verify the suggested system, the test was performed between an operator and an unmanned fire truck which is approximately 30km apart. In this research, the immersion tele-driving system is suggested for real-time fire suppression with a 120ms time delay using LTE communication.

TMO(Time-triggered Message-triggered Object) 모델은 실시간 분산 처리 모델로써 설계 단계에서 명시된 주기를 가지고 분산된 노드들 사이에 메시지가 전달되며 이 메시지를 통해 각 노드들에게 주어진 작업이 수행되는 구조를 가지고 있다. 본 논문은 이러한 TMO 모델을 TMO Tele Operation 모델을 이용하여 기존의 분산 처리 모델(HPJava, MPI 등)과 비교하여 TMO 모델의 성능의 장, 단점 및 더 좋은 실시간 분산 처리 모델을 제시하기 위한 성능평가 방법을 제시하고자 한다.

TMO(Time-triggered Message-triggered Object) 모델은 실시간 분산 처리 모델로써 설계 단계에서 명시된 주기를 가지고 분산된 노드들 사이에 메시지가 전달되며 이 메시지를 통해 각 노드들에게 주어진 작업이 수행되는 구조를 가지고 있다. 본 논문은 이러한 TMO 모델을 TMO Tele Operation 모델을 이용하여 기존의 분산 처리 모델(HPJava, MPI 등)과 비교하여 TMO 모델의 성능의 장, 단점 및 더 좋은 실시간 분산 처리 모델을 제시하기 위한 성능평가 방법을 제시하고자 한다.

In this paper, we investigate the issues for the design and implementation of tele-operation system based on the haptic interface. Here, the 3-DOF haptic device and the x-y-z stage are employed as master controller and slave system respectively. In this master-slave system, the force feedback algorithm, the modeling of virtual environments and the control method of x-y-z stage are proposed. In this paper, inernet network is used for data communication between master and slave. We construct virtual environment of the real convex surface from the force-feedback in controlling the X-Y-Z stage and getting the force applied by the 3-DOF haptic device.

Objective: The aim of this study is ergonomic analysis of tele-operation tasks using modified remote handling devices dedicated to the cell of PRIDE(PyRoprocess Integrated inactive DEmonstration facility) in KAERI(Korea Atomic Energy Research Institute). Background: Tele-operation manipulators of the PRIDE are applied to perform the remote handling and management of pyroprocessing facilities. Generally, these kinds of systems are composed of master-slave system and its peripherals installed along a wall or ceiling of the cell, and the manipulators transmit the user's own motion to grippers directly. However, a user convenience and intuitiveness while operating the manipulators have not been fully considered in research fields. Method: This study tries to analyze the ergonomic performance of remote handling manipulators in the developed cell facility. It was included that the analysis of operator's capability for his/her own motion range of upper arm while manipulating the MSM, considerations of its manipulation margin and related tool modifications to improve the remote handling performance. Conclusion: The test results of several remote handling tasks performed in PRIDE are represented, and adequate operation strategies for the tele-operation system of hot-cell type facilities are proposed. Application: The knowledge represented in this study can be utilized to improve a tele-operation system operated in a large-scale hot-cell system.

컴퓨터 시각 기술은 다양한 농작업 생력화에 있어 핵심적인 역할을 해왔다. 비록 컴퓨터 시각 기술이 광범위한 분야에 성공적으로 적용되고 있다고는 하지만 인간의 시각을 통한 인지 능력에 비하면 현재의 컴퓨터 시각 기술은 여전히 매우 미흡한 수준에 있다고 하겠다. 특히, 작업환경이 비구조적이고 가변적인 농작업 환경 하에서의 작업의 생력화는 이러한 기술적 문제를 극복하는 것이 작업의 성패를 좌우하게 된다. 본 논문에서는 원격작업 개념을 도입하여 작업자와 작업기계간의 호환적인 인터페이스를 구축하고 컴퓨터와 인간의 혼합형 의사결정 시스템을 구현하여 기존의 컴퓨터 시각 기술이 갖는 인지 처리 능력의 한계를 극복하는 시스템을 제안하였다. 시설재배에 요구되는 전정, 관수, 방제, 제초, 수확, 운반 등과 같은 다양한 작업들은 작업 대상체에 대한 인식을 바탕으로 수행된다. 특히 가변적인 자연 조명 환경 하에서 수박과 줄기 그리고 잎이 혼재되어 있는 재배현장의 영상으로부터 수박을 추출하여 그 위치 좌표를 산출하는 작업은 기술적으로 매우 어려운 작업이며 수박이 잎과 줄기로 덮혀 있는 경우 더욱 어려워진다. 제안한 개념을 구현하기 위하여 무선으로 수신되는 재배 현장의 수박 영상으로부터 수박을 인식하도록 하였다. 개발한 시스템은 작업자(농민), 컴퓨터 그리고 자동화 작업설비가 상대적으로 수월성을 갖는 기능을 중심으로 역할을 분담하도록 구축하였다 개발 시스템은 크게 무선원격 모니터링 및 작업제어 모듈, 무선원격 영상 획득 및 데이터 송수신 모듈, 작업자와 컴퓨터간의 인터페이스 모듈로 구성하였다 작업자는 RF 송수신 모듈을 통하여 무선으로 획득되어 터치 스크린에 보여지는 영상을 통하여 작업 지시를 하게 되고 이 작업 지시로부터 컴퓨터는 국부 영상처리 시퀀스를 통하여 수박을 추출하고 위치를 산출하게 된다. 개발한 인터페이스 시스템은 가변적이고 복잡한 작업 환경하에서 작업 대상체의 정보를 실시간으로 성공적으로 추출하였다. 제안한 원격작업 인터페이스 시스템은 다양한 생물생산 작업의 생력화를 촉진하는 중심적 역할을 할 것으로 기대된다.

Computer vision technology has been utilized as one of the most powerful tools to automate various agricultural operations. Though it has demonstrated successful results in various applications, the current status of technology is still for behind the human's capability typically for the unstructured and variable task environment. In this paper, a man-machine interactive hybrid decision-making system which utilized a concept of tole-operation was proposed to overcome limitations of computer image processing and cognitive capability. Tasks of greenhouse watermelon cultivation such as pruning, watering, pesticide application, and harvest require identification of target object. Identifying water-melons including position data from the field image is very difficult because of the ambiguity among stems, leaves, shades. and fruits, especially when watermelon is covered partly by leaves or stems. Watermelon identification from the cultivation field image transmitted by wireless was selected to realize the proposed concept. The system was designed such that operator(farmer), computer, and machinery share their roles utilizing their maximum merits to accomplish given tasks successfully. And the developed system was composed of the image monitoring and task control module, wireless remote image acquisition and data transmission module, and man-machine interface module. Once task was selected from the task control and monitoring module, the analog signal of the color image of the field was captured and transmitted to the host computer using R.F. module by wireless. Operator communicated with computer through touch screen interface. And then a sequence of algorithms to identify the location and size of the watermelon was performed based on the local image processing. And the system showed practical and feasible way of automation for the volatile bio-production process.

In this research, a real-time tele-operation system for unmanned excavator using the LTE communication system is suggested. The distance between the operator and the excavator is limitless as long as the LTE communication available. The motion and video data of the excavator is synchronized using the Vehicle Control Unit (VCU) and streamed to the operator for immersion feeling. The video is played on the operator's monitor and the motion data is used to regenerate the excavator movement on the developed master platform. In general, a excavator is tele-operated using RF signal and the maximum distance for direct control is limited to within a hundred meter. In this research, the immersion tele-operation system is suggested for excavator operation within an 100ms time delay using the developed master platform, the VCU and LTE communication. A successful test run of the suggested tele-operation system has already been performed between an operator in Songpa (Seoul) and a excavator in Ansan (Gyeonggi-do) which is approximately 35 km apart.

This paper presents a novel driving system by the humanoid robot to drive a vehicle in disaster response situations. To enhance robot's capability for substituting human activities in responding to natural and man-made disaster, the one of prerequisite skills for the rescue robot is the mounted mobility to maneuver a vehicle safely in disaster site. Therefore, our driving system for the humanoid is developed in order to steer a vehicle through unknown obstacles even under poor communication conditions such as time-delay and black-out. Especially, the proposed system includes a tele-manipulation interface and stable navigation strategies. First, we propose a new type of path estimation method to overcome limited communication. Second, we establish navigation strategies when the operator cannot recognize obstacles based on Dynamic Window Approach. The effectiveness of the proposed developments is verified through simulation and experiments, which demonstrate suitable system for driving a vehicle in disaster response.

본 논문에서는 인터넷의 기능을 이용하여 인터넷이 연결된 어느 장소에서라도 로봇을 원격으로 제어하거나 로봇으로부터 받은 정보를 인터넷으로 전송 받아 처리할 수 있는 알고리즘을 구현하였다. 빠른 영상정보 전송을 위해 JPEG 압축 기술을 이용하였다. 인터넷을 통한 원격 제어에서의 가장 큰 문제점은 전송 지연 또는 데이터 손실과 같은 통신 장애이다. 이러한 상황에서도 로봇이 스스로 자신을 보호하고 원하는 작업을 수행하도록 하기 위해 자율이동 기능이 필수적인데, 이를 위해 본 논문에서는 2-layer fuzzy controller를 이용하였다. 2-layer fuzzy controller를 이용하여 로봇은 장애물을 회피하면서 원활하게 이동할 수 있다. 마지막으로 실제 구현 및 실험을 통해 그 효율성을 평가한다.

본 논문에서는 시간지연이 있는 경우에도 안정적으로 동작할 수 있는 텔레오퍼레이션 시스템을 설계하고자 한다. 텔레오퍼레이션 시스템은 마스터와 슬래이브 장치 그리고 통신채널로 구성한다. 안정적으로 전체 털레오퍼레이션 시스템이 동작하기 위해서는 장치들의 안정성뿐만 아니라 통신채널의 안정성도 보장해야 한다. 즉 통신채널 상의 시간지연 문제를 해결해야 한다. 시간지연은 원격제어시스템상에서 필수적으로 발생하며 이는 시스템을 불안정하게 할 수 있기 때문이다. 따라서 본 논문에서는 수동성 기반의 파동변수 알고리즘을 적용하여 텔레오퍼레이션 시스템을 설계하였다. 파동변수는 에너지 측면에 기반을 둔 방법으로 불안정성으로 인해 발생한 에너지를 강제로 소비하여 전체 시스템의 안정성을 도모하는 방법이다. 간단한 마스터와 슬래이브 장치 그리고 무선시리얼기반의 통신채널을 이용하여 텔레오퍼레이션 시스템을 구성하였으며 실험을 통해 제안한 시스템의 성능을 검증하였다.

In this paper, we designed the tele-operation system that can work stable with time delay on the communication channel. The tele-operation system constitutes master, slave device and communication channel. The overall tele-operation system to work stably, master and slave devices should be stable and communication channels also have to guarantee stability. In other words, we have to solve the time delay problem on the communication channel because time delay should occur in the remote control system and it can make the system unstable. So, in this paper, we designed the tele-operation system using the wave variables algorithm based on passive theory. The wave variables method based on the energy side is consumed energy caused unstable situation forcibly and to ensure stability. For experiments, we made simple master and slave device using joystick, server motors and sensors. And tele-operation system was composed the devices and remote serial communication. We analyzed the performance of the proposed system through the experiments.

In this paper, we investigate the issues on the design and implementation of tele-operation system based on the haptic interface. Here, the 3-DOF haptic device and the X-Y-Z stage are employed as master controller and slave system respectively. For this master-slave system, the force feedback algorithm, the modeling of virtual environments and the control method of X-Y-Z stage are presented. In this paper, internet network is used for data communication between master and slave.

요즘 들어 그리드 컴퓨팅 환경에서 실시간으로 지역적으로 분산된 기기, 실험 장비, 데이터 베이스, 인적 자원에 접근해야 되는 필요성이 강조되고 있다. 그러나 현실에서 제어되지 않는 분산환경에 실시간 모델을 구현하는 것과 실시간 시스템으로부터 외부시스템으로 통신하는 인터페이스를 정의하기 매우 힘들다. 아래 논문에서 그리드 환경 위에 쉽게 사용할 수 있는 TMO 기반의 실시간 제어를 할 수 있는 모델을 제안하고자 한다. 이 제안된 모델을 사용해서 이런 TMO 기반의 원경제어 시스템을 설계하고 개발함으로써 공학 기계 장비나 우주항공 실험 등 실제적인 장비에 사용하려고 한다.

Recently, the robotic assist system for cardiovascular intervention gets continuously growing interest. The robotic cardiovascular intervention systems are largely two folds, systems for cardiac ablation procedure assist and systems for vascular intervention assist. For the systems, the clinician controls the catheter inserted through blood vessel to the heart via a master console or master manipulator. Most of the current master manipulators have structure of joystick-like pivoting 2 degree of freedom (DOF) handle in the core, which is used in parallel with other sliding switches and input devices. It however is desirable to have customized and optimized design manipulator that can provide clinician with intuitive control of the catheter motion fully utilizing the advantage of the use of robotic structure. A 6 DOF kinematic mechanism that can capture the motion control intention of the clinician in translational 3 DOF and rotational 3 DOF is proposed in this paper. Also, a master-slave motion relationship specially designed for the cardiac catheter manipulation motion is proposed and implemented in an experimental prototype. Design revision for implementation of more efficient motion and experiment in combination with an experimental slave robot system for catheter manipulation are underway.