본 글에서는 일반적인 공간 매니퓰레이터에 관한 가속도 이론을 서술하였다. 즉, 주어진 매 니퓰레이터에 대하여 액튜에이텨 토크집합 T에 대한 치역 $S_t$와 관절변수변화율집합 F에 대한 지역 $S_q$를 정의하였다. 또한 상태공간에서의 한 점 u에서의 상태가속도 집합 $S_u$를 정의하였다. 치역 $S_t$를 결정하고 그 성질인 최대가속도와 동방가속도를 결정하였다. 아울러, 가속도이론의 하나의 적용례로서 정해진 동방기동가속도를 얻을 수 있는 최소한의 액튜에이터 토크의 크기를 결정하는 방법을 도시하였다. 본 결과의 다양한 응용예는 기존연구를 참조하기 바란다.
본 연구에서는 환자의 손가락 경직을 모사하는 손가락 시뮬레이터를 통해 손가락 경직도 검진에서의 검진자간 신뢰도에 대해 연구하였다. 시뮬레이터를 제어하기 위해 경직에서 나타나는 토크를 간단하게 모델링 하고 손가락 경직 환자로부터 간단한 측정 모듈을 이용해 각각의 Modified Ashworth Scale(MAS) 등급에 맞는 파라미터를 얻어냈다. 또한 중수지 관절에 모터가 위치한 손가락 형태의 로봇을 설계하여 경직 토크 모델을 따르는 시뮬레이터를 개발하였다. 이 시뮬레이터를 통해 일곱 명의 재활의학과 전문의들의 검진 결과를 평가해본 결과 중수지 관절에서 0.619, 근위지간 관절에서 0.514의 Cohen's Kappa 값을 보였다. 검진자간의 Fleiss' Kappa 값은 중수지 관절에서 0.513, 근위지간 관절에서 0.486으로 나타났다. 또한 검진자들은 각각의 주관적인 MAS 검진 기준을 가진다는 것을 확인하였다. 결과적으로 같은 환자에 대한 MAS 검진 신뢰도가 높지 않기 때문에 개발된 로봇 시뮬레이터는 검진자의 신뢰도를 높일 수 있는 교육용 도구로서 활용 가능함을 확인하였다.
본 논문은 로봇관절 구동 및 제어에 활용될 중공모터의 설계 및 특성해석에 대해 연구하였다. 로봇관절에 사용될 중공모터의 경우고 토크출력이 요구될 뿐만 아니라, 저속에서 제어 및 구동 신뢰성이 높은 운전특성이 요구된다. 또한 로봇 관절에 활용하기 위하여 배선처리가 간편한 중공타입의 구조가 요구된다. 따라서 우리는 로봇 구동 및 경량화가 가능하도록 유성기어와 결합이 가능한 외전형 타입의 영구자석 동기전동기의 설계 및 특성해석을 하였다. 먼저 로봇 관절에 적합하도록 FEA 기법을 이용하여 설계하였으며, 실제 시작기 모델을 제작하여 성능실험을 통해 제안된 모터의 특성을 분석하였다.
로봇 매니퓰레이터를 이용한 대부분의 작업은 환경과의 상호작용을 요구하며, 위치제어, 충돌제어 그리고 힘제어로 구성된다. 위치제어는 환경에 도착하는 방법을 의미하고, 환경에 접촉하는 순간은 충돌제어 문제를 야기하며, 힘제어는 환경과의 충돌후에 원하는 힘궤적을 유지하는 것이다. 이러한 세 가지 제어문제는 순차적으로 발생하므로, 각각의 제어 알고리즘은 독립적으로 개발되어야 한다. 특히 여자유도 매니퓰레이터에서 이러한 세 가지 제어문제는 독립된 중요한 연구 주제이다. 예를 들어, 관절 토크 최소화와 충격힘 최소화는 여자유도 매니퓰레이터의 대표적인 연구주제이다. 본 논문에서는 단일 작업을 통하여 세 가지 제어문제를 구성하였다. 위치제어는 각 관절의 토크와 토크변화 그리고 충돌 시의 충돌힘 최소화를 위하여 개발되었다. 따라서 충돌제어의 초기조건은 이전의 위치제어 알고리즘으로부터 최적화 되고, 그러한 제어 전략은 충돌제어의 결과를 개선시킨다. 유사하게, 힘제어 문제의 초기조건은 이전의 위치제어와 충돌제어로부터 간접적으로 최적화된다. 힘제어 알고리즘은 각 관절 토크와 힘외란 최소화시키는 개념을 사용하였다. 모의실험 결과는 제안된 알고리즘의 타당성을 보여준다.
원자로의 원자로 해체 처리나 테러리스트의 폭탄 제거와 같은 극한 환경에서 작동하는 로봇은 계단이나 구덩이 같은 평평하지 알은 지형을 극복하기 위해서 off-load 능력이 필요하다. 극한 환경에서의 작업은 전형적으로 원격으로 조정되는 로봇을 요구한다. 본 논문에서는 향상된 관절 트랙 구조의 로봇을 제안한다. 로봇이 계단에 접촉할 때론 고려해서 조이스틱으로 햅틱 동작을 위한 센싱 시스템이 제안된다. 추가적으로, 제안된 로봇이 계단을 등반하는 알고리즘을 제안한다.(중략)
임플란트를 이용한 치료가 대중화됨에 따라 다양한 문제가 보고되고 있는데, 이 중에서도 나사풀림현상과 관련된 토크 조절기의 사용에 있어 제조회사에서 권장하는 적절한 토크값과 실제 적용되는 조임력에는 차이가 있음이 여러 연구결과를 통해 보고되고 있다. 본 연구에서는 제품마다 사용기간이 다른 토크 조절기를 이용하여 각각에 따른 정확도를 비교, 분석하고자 하였다. 오차율은 제조회사별로 차이가 있었지만 모든 제품에서 사용기간이 증가할수록 기준값에 대한 오차율은 증가하였다. 그리고 반복 조임 횟수 증가에 따른 측정값의 변화를 살펴보면 반복 조임 초기에는 기준값에 근접한 값을 나타내었지만 기준값에 대한 변화의 폭은 크게 나타났고, 반복 조임 횟수가 증가할수록 기준값에 대한 오차율은 증가하였지만 변화의 폭은 줄어드는 것으로 관찰되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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