Starfish Capturing Underwater Robot

1. Research Topic

 Development of a hovering underwater robot platform with rotatable thrusters that can capture harmful starfish in coastal waters within a 30 m depth.

Fig. 1 Amur starfish and working concept of underwater robot

2. Research Contents

 In southern coast of Korea, harmful starfish causes considerable damage to the oyster and abalone farm. Most of the cleanup has been by human. Long diving is very dangerous and can bring about a chronic disease. Thus we will develop the robot instead of human. This robot is not fully automatic but tele-operated, so the robot is useful tool for divers. In addition, the robot has module design so it can be replaced working unit for other jobs underwater.
A new underwater robotic platform has four rotatable thrusters. Four thrusters are rotatable along the axial direction represented by the green line in figure 2, and each of the two thrusters is rotated synchronously. Then, the robotic platform can achieve six degree-of-freedom motions in space. The robust hovering ability is the most important function of the robotic platform for underwater operations.


 (1)   Previous work

A. Detailed design and produce of a prototype
B. Dynamic modeling
C. Experiment of tilting thruster
D. Hovering control simulation by Simulink

Fig. 2 Detailed design and a prototype (TTURT)


Fig. 3 Control simulation: (a) position, (b) orientation, (c) thrust force, and (d) tilting angle.

(2)   Present work

A.    Experiment of hovering control

Fig. 4 Experiment of positioning control: (a) position, (b) orientation, and hovering control with pitch angle: (c) position, (d) orientation.


B. Design of a mechanism for capturing starfish

3. Publication

• Sangrok Jin, Jihoon Kim, Seokwoo Lee, Jongwon Kim, TaeWon Seo "Empirical modeling of rotating thruster for underwater robotic platform" Journal of Marine Science and Technology20118-126  2015 [PDF]

• 김지훈,김종원,진상록,서태원,김종원 "6 자유도 수중로봇 플랫폼의 백스테핑 제어를 위한 제어이득 최적화" 한국정밀공학회지301031-1039  2013 [PDF]

• 김지훈, 진상록, 김종원, 서태원, 김종원 "불가사리 채집용 4절 링크 매니퓰레이터의 최적 설계" 한국정밀공학회지30961-968  2013 [PDF]

• 진상록, 이석우, 김종원, 서태원 "불가사리 채집 로봇 플랫폼의 개념설계 및 분석" 한국정밀공학회지29978-985   [PDF]

• Jihoon Kim, Sangrok Jin, Jong-Won Kim, Jongwon Kim, TaeWon Seo "Optimal Design of Geometric Parameters of a Four Bar-Based Manipulator for an Underwater Robotic Platform" ICCAS 2013Gwangju  23 20 Oct. [PDF]

• 박정애, 서태원, 배장호, 김종원, 진상록, 김종원 "SBL의 강인한 위치 측정을 위한 도래시간(TOA)계측 알고리즘" 한국정밀공학회Jeju  15 05 2015 [PDF]

• 배장호, 서태원, 진상록, 박정애, 김종원 "불가사리 채집용 4절 링크 매니퓰레이터의 개발" 한국정밀공학회Jeju  15 05 2015 [PDF]

• 진상록,배장호,김종원,박정애,김종원,서태원 "모바일 양팔 로봇의 외란 보상 알고리즘" 한국생산제조시스템학회Daejeon  30 04 2015 [PDF]

• 김지훈, 진상록, 김종원, 서태원, 김종원 "수중 운항 플랫폼의 호버링 제어를 위한 선택적 스위칭 PD 제어기 설계" KROC 2014  21 6. 2014 [PDF]

• 김종원, 진상록, 김지훈, 서태원, 김종원 "4개의 틸팅하는 추진기를 가진 수중운항 플랫폼의 호버링 제어" ICROS 2014Daegu  30 5. 2014 [PDF]

• 박정애, 서태원, 김종원, 진상록, 김종원 "수중운항플랫폼의 무게중심 조정을 통한 제어성능 향상" 한국정밀공학회Changwon  31 10 2014 [PDF]

• 진상록, 김종원, 박정애, 김지훈, 김종원, 서태원 "구조 강성을 고려한 비과구동, 과구동 대칭형 5R 병렬기구의 강성 해석" 한국생산제조시스템학회Jeju  30 09 2014 [PDF]

• Sangrok Jin, Jihoon Kim, Jongwon Kim, and TaeWon Seo "Hovering underwater robotic platform with four tilting thrusters" AIM 2014Besancon  11 07 2014 [PDF]

• 김지훈, 김종원, 진상록, 김종원, 서태원 "수중로봇 플랫폼의 정지운항 제어를 위한 게인 최적화" ICROS 2013Changwon  24 5. 2013 [PDF]

• 김지훈, 김종원, 진상록, 김종원, 서태원 "수중로봇 플랫폼의 정지운항 제어를 위한 게인 최적화" ICROS 2013창원  24 5. 2013 [PDF]

• Sangrok Jin, Seokwoo Lee, Jihoon Kim, Jongwon Kim and TaeWon Seo "Design of Hovering Underwater Robotic Platform to Capture Harmful Marine Organisms" 2012 12th International Conference on Control, Automation and SystemsJeju  21 10 2012 [PDF]

• 이석우, 진상록, 서태원, 김종원 "저서성 해양생물 포획용 수중로봇 플랫폼의 개념설계" 한국정밀공학희  06 06 2011 [PDF]

• 김지훈, 이석우, 진상록, 김종원, 서태원 "회전하는 추진기 모델을 위한 설계" 한국정밀공학회 2012년도 춘계 학술 대회Jeju   [PDF]

4. Researcher

Ph.D : Sangrok Jin, Jongwon Kim, Jangho Bae
M. S : Jeongae Bak