본 연구에서는 외골격 크기를 변화하여 효과적으로 구동력을 조절하고 우수한 장애물 통과능력을 가진 구형로봇을 구현하였다. 호버만구를 외골격으로 채택하고 슬라이더-크랭크 구조의 확대 수축 메커니즘을 설계하여 무선으로 로봇의 크기변화와 이동제어가 가능하도록 제어시스템을 구축하였다. 로봇의 효율적인 구동에 필요한 주요 변수를 확인하기 위하여 오일러-라그랑주 운동방정식을 세워 해석하였고, 이를 바탕으로 DC 모터를 선정하였다. 로봇의 성능을 평가하기 위해 Prototype 의 기초 구동실험을 진행함과 동시에 유한요소 해석을 통해 구조적 안정성을 보완한 최종 모델을 제작하였다. 결과적으로, 외경 기준 최대 650 mm 에서 최소 520 mm 까지 수축/팽창이 가능한 로봇이 0.85 m/s로 주행이 가능한 것을 확인하였다.
로봇의 메커니즘 중 가장 어렵고 필수 구성 수단인 부품으로 여겨지는 것은 관절이다. 이에 관해서 오래 전부터 많은 연구가 수행되고 있다. 본 논문은 이 로봇관절에 대한 것으로 축에 연결된 구형 또는 반구형 영구자석을 이용하여 관절의 자유도를 늘림과 동시에 응답속도를 빠르게 하기 위한 장치에 대한 연구로서 영구 자석과 고정자 사이에 공극을 두고 서로 수직으로 교차하도록 고정자 권선을 배치하고 권선에 전류를 흘려서 관절을 움직이게 하는 방법이다. 구형 또는 반구형자석이 장착된 축과 반구형 쉘(shell) 내부에 교차하는 두 개의 고정자 권선이 장착된 축으로 구성된 것을 특징으로 한다.
In this paper, a new onmidirectional robot with one spherical wheel is porposed. The peculiar structure of the proposed mobile robot makes it possible not only to move sideways but to be easy to implement. The wheel is derived by two stepping motors and equipped with 8-infrared sensors. To prove the validity of the proposed robot, the experiment of going through a way is performed.
The liquid level in a spherical tank was controlled with a micro-computer and the dynamic behavior of this non-linear system due to the variation of set point was studied. The adaptive control theory was used and the real values of controlled variables were compared with the theoretical values from a mathematical model.
본 논문에서는 새로운 형태의 정밀위치제어용 3자유도 매니플레이터를 제안하고, 기구학 해석을 수행하며, FEM과 수치해석적인 방법을 비교하여 메카니즘에 대한 모델링 방법이 크게 틀리지 않음을 확인 하고자 한다. 회전관절과 구형관절은 비구동관절로써 미소움직임이 가능하도록 하나의 모듈로 이루어진 flexure hinge들로 만들어진다. 따라서, 비구동관절에 대한 강성해석을 수행하며 구동관절의 토오크 벡터를 비구동관절의 강성과 변위로 표현하여 액추에이터의 구동용량을 결정한다.
자가성장 소프트웨어란 동적인 상황 판단에 의거하여 스스로 자신의 기능과 컴포넌트 구성 능력을 성장시키는 소프트웨어를 말한다. 자가성장 소프트웨어는 자신의 환경을 모니터링 하여 사용자에게 적절한 행동을 제공하여 주는 지능형 로봇에 특히 필요하다. 지능형 로봇은 현재 자신이 가지고 있는 소프트웨어로는 해결할 수 없는 상황에 부딪힐 수 있고 이러한 경우 동적으로 소프트웨어 컴포넌트를 획득하여 이용하게 해주는 것이 자가성장 로봇 소프트웨어의 역할이다. 효율적인 컴포넌트의 획득과 관리를 위해 컴포넌트 저장소의 중요성이 부각되고, 자가성장 로봇 소프트웨어를 실현하기 위한 저장소 프레임워크를 ICU의 SemBots 프로젝트에서 개발 중에 있다. 본 논문에서는 저장소를 위한 요구조건과 구조를 기술하고 저장소 시스템을 위한 프로토타입을 제시한다.
노인의 평형성 향상과 근력강화 운동을 병행할 수 있는 운동기기 개발을 위해 병렬형 구형관절 모듈을 채택하였다. 병렬형 구형관절 모듈은 링크 2개, 회전관절 3개의 조합으로 된 다이애드 3조가 병렬로 설치되어 있고 모든 회전축은 모듈의 중간 위치에 교차하여 3자유도 회전운동이 가능하다. 본 연구에서는 구형관절 모듈의 기구학 및 동역학 해석을 실시하였으며 제어프로그램을 위한 순방향 및 역방향 위치해석에 대한 수학적 해석해를 도출하였다. 속도 및 가속도해석에서는 임의의 다이애드 내의 관절속도 및 가속도에 대한 상판 속도 및 가속도의 관계식을 유도하였다. 본 연구에서는 재활운동기구로서 사용하기 위해서 50대 이상 한국인 표준 남성에 대한 모델을 선정하여 동역학 모델 시뮬레이션을 통하여 이러한 결과의 유효성을 검증하였다.
In this paper, we propose a novel surveillance throwing robot which is compact, light-weight and has an efficient shock absorption mechanism. The throwing robot is designed in a spherical shape to be easily grabbed by a hand for throwing. Also, a motor-wheel linking mechanism is designed to be robustly protected from shocks upon landing. The proposed robot has a weight of 2.2kg and the diameter of its wheels is 150 mm. Through the field experiments, the designed robot is validated to withstand higher than 13Ns of impulse.
In this paper, the travel control of the spherical wheeled robot with a mecanum wheel is impelemented. Four typical wheels or three omni wheels are used to consist of the ball-bot. the slip is occured when the typical wheels is used to the ball-bot. In order to reduce these slip, the spherical wheeled robot with macanum wheels is proposed. Through some experiments, we find that the proposed spherical wheeled robot with a mecanum wheel is superior to the conventional spherical wheeled robot with typical wheels.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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