토양에 따른 자율주행 궤도차량의 작업 경로 추종 성능 평가

손준하(Jun Ha Sohn),이창호(Chang-Ho Lee),김용주(Yong-Joo Kim),김성수(Sung-Soo Kim) 대한기계학회 2021 大韓機械學會論文集A Vol.45 No.12

다양한 지형과 토양의 밭작업을 위해서 궤도차량들이 활용되어 왔다. 최근 들어, 밭 작업 자동화를 위해 이러한 궤도차량의 자율주행 기술도 개발되고 있다. 그러나 자율주행 기술 개발을 위한 실험은 많은 비용과 시간이 소요된다. 또한 실험의 재연성이 낮아서 토양의 특성 반영이 어렵다. 이러한 어려움을 극복하기 위하여 토양특성과 자율주행 트랙차량 특성을 반영한 연성해석의 시뮬레이션 환경이 필요하다. 본 논문에서는 다양한 토양에서의 자율주행 트랙차량의 주행 성능평가를 위해서 다물체 동역학 프로그램인 RecurDyn 모델과 자율주행 제어를 위한 Simulink 연성해석 시뮬레이션 환경을 구축하였다. 자율주행 성능을 평가할 수 있는 직진, 선회, 작업경로에 대한 다양한 토양 조건에서의 경로 추종 시뮬레이션을 수행하고, 이를 통하여 자율주행 성능을 평가할 수 있는 지표를 제안하였다. Tracked vehicles have been utilized for numerous agricultural projects albeit in an un-structured manner. Recently, self-driving technology has been developed for such tracked vehicles. However, conducting experiments on these self-driving tracked vehicles is expensive and time consuming. Moreover, it is difficult to consider different soil characteristics appropriately, due to the low repeatability of experiments. Therefore, to overcome such difficulties, a co-simulation environment that reflects the characteristics of both the soil and the self-driving vehicles is required. In this study, a co-simulation environment has been developed for the RecurDyn multibody plant model and the Simulink control model to evaluate the self-driving performance of a tracked vehicle. Path-following simulations for straight run, turning, and working path were tracked under various soil conditions. Furthermore, using these simulation results, a few tracking performance indices for self-driving tracked vehicles have been proposed.

궤도차량의 자율주행을 위한 기하학적 항법 알고리즘 개발 : 보정계수를 이용한 Skid Steering과 Pure Pursuit의 융합

김정현(Jung-Hyun Kim),김현우(Hyun Woo Kim),이제욱(Je Uk Lee) 한국자동차공학회 2020 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2020 No.11

In this research studied the method of geometric path tracking of the tracked vehicle that can drive autonomously in various atypical environments. The navigation system of the vehicle was based on the convergence between Skid Steering and Pure Pursuit that studied in the field of robotics. This facilitates the vehicle to be able to easily follow the desired path or point via distance and angle information. This method is a more simple way to control the vehicle compared with using complex vehicle and ground modeling process. The ultimate goal of this research is to explain how the vehicle can calculate and map the β and γ coefficient by setting the perception area of the vehicle. And to simply suggest adaptive β and γ coefficients for the control system of the vehicle.

차량/궤도 상호작용해석을 통한 고속철도 콘크리트궤도 레일의 피로수명 예측

임형준(Lim, Hyoung-Jun),성덕룡(Sung, Deok-Yong),박용걸(Park, Yong-Gul) 대한토목학회 2012 대한토목학회논문집 D Vol.32 No.6D

철도노선에 콘크리트궤도가 본격적으로 적용되고, 승차감 향상 및 고속화와 궤도유지보수비용 저감을 위해 장대레일의 수요가 급증하고 있다. 그러나 국내의 콘크리트궤도 현장 적용년수가 길지 않아 실제 현장에서 반복적인 열차하중을 받아 장대레일이 파단된 사례가 현재까지 없기 때문에 실제 현장 데이터를 이용하여 장대레일의 수명을 예측하고 교체주기를 산정 하는 것은 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 차량/궤도 상호작용해석을 통해 레일에서 발생하는 응력을 검토하여 그 해석결과 값에 대해 중회귀분석을 수행하여 운행속도와 표면요철에 따른 레일 휨응력 예측식을 도출하였다. 최종적으로 산정된 예측식을 이용하여 콘크리트궤도 장대레일의 피로수명을 예측하였다. The demand of CWR is rapidly increasing because of the adaptation of concrete track, the need for rapid and comfortable ride, and the reduction of maintenance cost. Because of short applying period of the concrete track, there is not a case of CWR fracture in Korea caused by repeated load of the train, which makes it difficult to calculate replacement period of rail based on rail fatigue life using an actual field data. This study thus inspected the bending stress at rail bottom through analyzing the vehicle/track interaction, performed multiple regression analysis on the data, deducted the bending stress prediction equations by the speed and the surface irregularity. Finally, the fatigue life of CWR on the concrete track was predicted based on the prediction equations for bending stress at rail bottom.

궤도차량의 동적 궤도장력 조절시스템을 위한 시뮬레이션 툴 구축

김일민,김민철,임훈기,허건수 한국공작기계학회 2002 한국공작기계학회 춘계학술대회논문집 Vol.2002 No.-

The characteristics of the track are important concerning the mobility of tracked vehicles. It can be represented in terms of the track tension and maintaining the track tension adequately guarantees the stable and improved driving of the tracked vehicles. The track tension must be known in order to be controlled and it needs to be estimated in real-time because it is difficult to be measured. The tension around idler and sprocket can be controlled by the fuzzy logic control system base on the estimated values. Dynamic Track Tensioning System(DTTS) which is estimating and controlling the track tension. In this paper, simulation tool is developed in order to apply the DTTS to real battle tanks. To construct the simulation tool, the Modeling the tracked vehicle, constructing estimation system, and designing controller should be achieved first and then all subsystem should be organized in one. The simulation tool make the RecurDyn model of tracked vehicle, which is plant model, and the control system exchange their data simultaneously. Simulation with many kinds of driving conditions and road conditions is carried out and the results are interpreted. The interpretation provides necessary information to apply the DTTS to real battle tanks.

중량 궤도차량의 궤도 패드형상에 따른 내구성 해석의 융합 기술 연구

이정호,조재웅 한국융합학회 2016 한국융합학회논문지 Vol.7 No.1

중공업과 군사목적으로 사용되는 궤도차량은 고중량의 차체를 버티기 위해 차체에서 전달되는 하중으로 기동륜을 감싸고 있는 링크는 큰 힘을 받게 되는데, 이 발생된 힘은 궤도전체의 내구성 저하를 야기하게 된다. 본 논문에서는 3가지의 상용화된 궤도 패드의 형상들을 가진 모델들을 설계하고, 내구성 저하로 발생될 수 있는 궤도패드의 마모와 링크의 파손을 효과적으로 줄일 수 있는 모델을 고안하였다. 또한 본 연구 결과를 궤도차량 설계에 접목함으로써, 파손방지와 내구성향상을 위한 안전설계에 기여할 수 있으며, 패드 형상의 디자인적인 요소를 융합기술에 접목하여 그 미적인 감각을 나타낼 수 있다. In order that the track vehicle utilized on the purpose of heavy industry and military affair may endure the vehicle body with heavy weight, the link surrounding the mobile wheel is affected with the great force by the load transferred at the vehicle body. This happened force gives rise to a decline in the durability throughout the track. In this paper, the models with the shapes of track pads in common use are designed and the model at which the wear of track pad and the damage of link can be decreased effectively is contrived. Also, by applying this study result to the design of track vehicle, it can contribute to the safe design for damage prevention and durability improvement. It is possible to be grafted onto the convergence technique at the designed factor of pad shape and show the esthetic sense.

학술 7 특별구두세션 : PC. 포스터세션3 ; 고정식 핀(fIN)을 이용한 궤도차량의동적 피칭 수상 안정성 증대에 관한 연구

김형현 ( Hyeong Hyeong Kim ),박경철 ( Kyung Chul Park ),권준식 ( Joon Sik Kwon ) 한국품질경영학회 2014 한국품질경영학회 학술대회 Vol.2014 No.2

1. 목적 · 궤도차량의 수상 운행 시 발생하는 안전 위협 요소를 제거하기 위해, 고정식 핀 및 부력장치를 궤도차량에 장착함으로써 동적 피칭에 대한 수상 안정성 증대에 관한 방법 제시 2. 실험방법 · 기본, 핀, 핀+부력100Kg, 핀+부력200Kg의 4가지 유형 준비 및 차제 중량에 따라 모드 A와 B로 구분. · 모드 A와 B에서의 각 유형별 정적 건현 측정 · 수상운행(시속 4~4.5Km/h) 중 급 감속에 따른 피칭 변위 측정, 차체 전면 상부에 형성되는 포말 관찰 및 수상 안정성 증가율 산출을 통한 최적 개선 방안 도출 3. 연구결과 · 모드 A와 모드 B에서 정적 건현을 측정한 결과, 핀은 건현 변화에는 영향을 미치지 않았으며, 부력 100Kg 당 전방 건현은 약 20~25mm증가, 후방 건현은 약 10mm정도 감소함. · 수상 안정성 평균 증가율을 산출하면, 핀 13.3%, 핀+부력100Kg 14.5%, 핀+부력200Kg 15.2%로 나타남. 즉, 부력은 100Kg당 약 1%의 개선효과가 발생하였으며 핀은 약 13%의 개선효과가 발생함. · 수상 운행 중 급 감속 시 차제 전면의 물 흐름 변화를 확인한 결과, 기본 상태에서는 전면부가 완전히 잠김으로 인해 포말이 많이 형성된 반면, 핀 또는 핀+부력200Kg 일 때는 포말의 양이 급격히 감소함. · 기본 상태에 핀 또는 부력 장착 시 수상 안정성 증대에 큰 효과가 있었으며, 수상 안정성 증대에는 추가 부력보다는 핀만 장착한 경우가 가장 효율적인 것으로 판단됨. 4. 실무적 시사점 · 궤도차량의 수상 운행에 대한 불완전요소를 해결하고자 하는 방안에 대한 아이디어 제안 5. 독창성/ 가치 · 선박의 종·횡 운동을 억제하기 위해 적용되는 핀을 궤도 차량에 적용한 사례는 처음임. · 수상 안정성 개선을 통한 궤도 차량 및 탑승자의 안전을 확보함으로써, 소요군의 기대를 충족할 수 있는 전략적 방향 제시

궤도차량의 부하성능에 대한 등가 성능 모델링 연구

김민기(Mingi Kim),최원석(Wonseok Choi),임원식(Wonsik Lim) 한국자동차공학회 2018 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2018 No.6

궤도불규칙성에 의해 발생하는 복선고속철도교량의 충격응답에 관한 연구

송명관(Song Myung-Kwan) 대한토목학회 2007 대한토목학회논문집 A Vol.27 No.1A

본 연구에서는 교량-열차 상호작용을 고려한 고속철도교량의 3차원 유한요소 해석모델을 이용하여 고속열차가 복선궤도를 주행할 때 발생하는 고속철도교량의 충격응답에 관해 연구한다. 이 3차원 유한요소 해석모델에서는 고속철도교량의 각 구조 부재들을 모형화하기 위해서 개선된 다양한 유한요소들을 사용하였고, 특히,6자유도를 갖는 비적합 평면쉘 유한요소를 사용하여 박스형태의 교량상판을 모형화하였다. 이매개변수를 갖는 Winkler 탄성지반상의 보유한요소를 사용하되, 보절점 오프셋(offset) 개념을 적용하여 궤도구조물을 모형화하고, 관절형 대차시스템이 도입된 고속열차의 모형화를 위한 관절형 열차모형을 이용하였다 라그랑쥐 운동방정식을 이용하여 교량-열차 시스템의 운동방정식을 정식화하였다. 그리고, 교량-열차 상호 작용을 고려하여 교량 상에 작용하는 하중의 방정식을 유도함으로써, 교량-열차 전체 시스템의 완전한 시스템 행렬의 구성이 가능하다. 제안된 해석알고리즘을 이용하여 고속열차가 복선궤도를 주행할 때 궤도불규칙 정도에 따라 발생하는 고속철도교 량의 충격응답에 대해 고찰한다. In this study, the impact response of high-speed railway bridges due to trains on double tracks is investigated by using the 3-dimensional finite element analysis model of railway bridges considering high-speed train-bridge interaction. In the 3-dimensional finite element analysis model, the bridge deck of a railway bridge is modeled by the NFS (Nonconforming Flat Shell) elements with 6 degrees of freedom. And, track structures are idealized by using beam finite elements with the offset of beam nodes and those on two-parameter elastic foundation. The vehicle model devised for a high-speed train is employed, which has an articulated bogie system. By Lagrange's equations of motion, the equations of motion of the vehicle-bridge system can be formulated. In addition, by deriving the equations of the forces acting on the bridge considering the vehicle-bridge interaction forces, the complete system matrices of total vehicle-bridge system can be constructed. By using the proposed analysis algorithm, the impact response of high-speed railway bridges due to trains on double tracks as the degree of track irregularities is studied only through numerical analyses.

비선형 궤도 차량 예견 제어기 설계에 관한 연구

유성필(Seongpil Ryu),박영진(Youngjin Park),박윤식(Younsik Park),서문석(Moonsuk Suh) 대한기계학회 2006 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2006 No.6

As the tracked vehicle’s running speed is increasing, undesirable vibration could become unbearable particularly in the case of field running. The preview controller is designed to improve the performance of tracked vehicle system. In this paper, a proper preview controller is proposed for nonlinear tracked vehicle systems. The LQ preview control, robust preview control and reference model tracking preview control algorithm are designed for the tracked vehicle system. Commercial program model including track and nonlinear components is used to verify the control algorithm.

군용 궤도차량 자동변속기의 제어요소

송치권(Chikwon Song),최현석(Hyunsuk Choi),김용원(Yongwon Kim) 한국자동차공학회 2010 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2010 No.5

The tracked vehicle transmission have a not only shift control but steering and braking the vehicle, especially military tracked vehicle transmission, it has to regulate the temperature of the power pack by the cooling fan, so it have complicated system compared to commercial one. It also have function of monitoring engine, transmission and vehicle. Therefore military tracked vehicle TCU(Transmission control unit) have a various function and input/output signals. This paper look over feature of military tracked vehicle automatic transmission and draw out control factor.