매칭 진행 중
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ID
p-060
드론·AMR 군집 제어 알고리즘 수학적 안정성 검증·자문
기업 용역
정부 지원 과제
기술 이전
을 함께 진행할
기업
을 찾는 공고입니다.
드론·AMR·물류로봇처럼 여러 개체가 함께 움직이는 시스템이 군집을 유지하는 조건을 확률 동역학 모델로 계산하고, 통신 끊김·센서 잡음 조건을 넣은 수치 시뮬레이션으로 안전한 파라미터 범위를 권고합니다. 결과는 기업이 운용하는 군집·플릿 제어 알고리즘의 검토 리포트와 설계 근거, 후속 정부과제 기획의 안정성 해석 근거로 쓰입니다.
게시자 유형
연구실
핵심 키워드
군집제어
집단동역학
다개체 시뮬레이션
과제 규모
협의 가능
공고 마감일
미정
연구실 소개
연구실 소개
가톨릭대학교 수학과(부천 성심교정) 고동남 교수 연구실은 상호작용하는 다수 개체의 집단 동역학과 그 확률적 거동·제어를 연구합니다. 서울대 수리과학부에서 Cucker-Smale 군집 모델 연구로 박사학위를 받았고, 스페인 데우스토대 제어이론 그룹의 유럽연구위원회(ERC) Advanced Grant 프로젝트 'DyCon'에서 박사후연구원으로 다개체 네트워크 제어를 연구했습니다. 2020년 부임 후 군집·동기화 모델의 안정 조건, 대규모 개체 계산 경감, 최적제어를 축으로 2023년 이후 응용수학 국제 학술지 논문 9편을 발표했습니다.
대표 연구 분야
1. 군집 형성·분열 조건 해석 - 결합 강도·초기 배치·운용 공간에 따라 군집이 하나로 뭉치는지, 여러 무리로 갈라지는지를 가르는 임계 조건을 도출하며, 통로처럼 경계가 있는 공간도 다룹니다. 2. 잡음·통신 불확실성 하의 동기화와 합의 - 센서 잡음과 불안정한 통신이 있을 때 진행 방향·위상·의사결정이 하나로 모이는지를 확률 동역학으로 분석하며, 잡음 세기가 상태에 따라 변하는 경우까지 포함합니다. 3. 대규모 군집의 계산 경감과 최적제어 - 랜덤 배치법(RBM)과 평균장 근사로 개체 수가 많은 시뮬레이션의 계산량을 줄이고, 군집을 원하는 상태로 이끄는 제어와 합의기반 최적화(CBO)를 설계합니다.
정부과제 / 산학협력 경험
[연구책임자 과제 · 2021~2026] - 과기정통부 개인기초연구 「무작위 탐색을 이용한 상호작용 네트워크 동역학계의 수치적 근사와 장기적 안정성 분석」: 연구책임자, 2021~2023 - 과기정통부·한국연구재단 「다입자계와 평균장극한의 제어연구 및 딥러닝으로의 응용」: 연구책임자, 2023 - 과기정통부 국가간협력기반조성 「집단 창발 현상을 위한 무한 차원 동역학 시스템 방법론」: 연구책임자, 2025~2026 수행 중(국제 공동연구 기반) [국제 공동연구] - 한국연구재단 한-독 R&D 네트워크 프로그램: 연구책임자, 2023~2024 - 유럽연구위원회(ERC) Advanced Grant 'DyCon' 제어 프로젝트: 박사후연구원, 2018~2020(스페인 빌바오) - 랜덤 배치법 창안 연구진(상하이교통대 Shi Jin 교수): 대규모 군집 계산의 장시간 오차 분석 공동 논문 발표(2021)
연구 희망 개요
연구 희망 및 관심 주제
드론·AMR·물류로봇을 수십~수백 대 단위로 함께 운용하는 현장에서는 개체 수, 통신 범위, 센서 잡음이 바뀔 때 군집이 유지되는지를 실험만으로 확인하기 어렵고 비용도 큽니다. 연구실은 특히 이 조건을 수학 모델로 옮겨 군집 유지·분열의 경계를 계산하고, 계산량이 큰 대규모 시뮬레이션을 가볍게 만드는 방법에 관심이 있습니다. 연구실은 기체·로봇 하드웨어나 제품용 제어 소프트웨어를 직접 개발하지 않으며, 기업이 운용 중인 알고리즘에 안정성 근거와 파라미터 권고를 더하는 형태의 협업을 지향합니다.
협력 가능 분야
- 비대면 기술 자문(1~2회)으로 군집 운용 중 겪는 흩어짐·진동·정체 문제 청취·원인 가설 정리 - 데이터 공개 전, 기업이 정한 시나리오(개체 수·통신 반경·속도)로 표준 군집 모델 선행 시뮬레이션 - 운용 중인 군집 알고리즘의 결합 강도·통신 범위 파라미터 안정성 검토 리포트(1~2개월) - 통신 끊김·센서 잡음 조건에서 군집·합의 유지 여부의 확률 모델 분석 - 대규모 개체 시뮬레이션 계산 시간 단축(랜덤 배치법·평균장 근사) 적용 검토 - 소수 리더 개체나 외부 유도로 군집 전체를 원하는 경로·대형으로 이끄는 제어 설계 - 군집 자율제어 관련 정부과제 공동 기획(수학 모델·안정성 해석 담당)
본 연구 관련 연구실 특장점
- 고정익 드론처럼 일정 속력으로 방향만 바꾸는 개체의 군집을 통신 불확실성·백색잡음 조건에서 분석(2020, 2022) - 상태에 따라 세기가 달라지는 잡음을 넣은 관성 스핀 모델의 확률적 군집 동역학 분석(2023): 센서 잡음이 일정하지 않은 조건 - 경계로 막힌 원통형 영역 안에서의 Cucker-Smale 군집 형성 조건 분석(2019): 통로·관로형 공간과 같은 조건 - 군집이 하나로 뭉치는 임계 결합 강도(2017·2018)와 두 무리로 갈라지는 조건(2016) 도출 - 반발 상호작용으로 무리를 원하는 곳으로 모는 유도 제어(2020)와 네트워크 다개체 제어(2019) 연구 - 랜덤 배치법 장시간 오차 추정(2021)과 분산 감소 랜덤 샘플링 최적제어(2025)로 대규모 계산 경감 - 다수 탐색 개체가 기울기 정보 없이 합의로 최적점을 찾는 합의기반 최적화(CBO) 1·2차 알고리즘 수렴 분석(2025)
협업 요건
파트너 기대 역할
기업 역할 - 운용 중이거나 개발 중인 군집·플릿 제어 알고리즘의 구조와 주요 파라미터 공유(공개 가능한 범위) - 개체 수·통신 방식·속도·운용 공간 등 실제 운용 시나리오와 요구 성능 정의·제시 - 비행·주행 로그나 자체 시뮬레이터 결과 등 검증용 데이터 제공(가능한 범위) - 검토 결과의 제품 반영 여부 판단, 후속 정부과제 기획·사업화 연계 주도 연구실 역할 - 기업 시나리오(개체 수·통신 반경·속도)를 군집·합의 수학 모델로 옮겨 안정 조건 도출 - 통신 끊김·센서 잡음 조건을 넣은 확률 시뮬레이션으로 안전한 파라미터 범위 권고 - 대규모 개체 시뮬레이션에 계산 경감 기법(RBM·평균장 근사) 적용과 정확도 검증 - 결과를 기업 개발팀이 바로 쓰는 검토 리포트·설계 근거 문서로 정리
협업 파트너 희망 요건
- 군집 비행·드론쇼 등 다수 드론을 동시에 제어하는 소프트웨어 운용 기업 - 방산 무인체계·유무인 복합체계(MUM-T)의 군집 자율제어 개발 기업 - AMR·AGV 물류로봇 제조사 및 다중 로봇 관제(FMS) 소프트웨어 기업 - 로봇 수백 대를 함께 운용하는 물류센터·스마트팩토리 자동화 SI 기업 - 자율주행 군집주행(플래투닝)·V2X 협조 제어 솔루션 기업 - 다개체 시뮬레이터·디지털트윈으로 군집 시나리오를 검증하는 SW 기업 - 군집 알고리즘을 운용 중이거나 시제품 단계에서 안정성 근거가 필요한 경우 적합 - 기업 규모 무관 / 비대면 자문·검토는 지역 무관, 대면 미팅은 수도권(부천) 중심 협의