본 논문에서는 절 기구(bar linkage)형 다관절 보행로봇(multi-legged walking robot)의 최적다리 길이선정을 위하여 입자군집 최적화(PSO: Particle Swarm Optimization) 기법을 사용하였다. PSO 알고리즘을 적용하기 위해서 제안한 보행로봇의 기구학적인 해석이 필요하다. 게 로봇은 4절 링크 이론(four-bar linkage)과 얀센 메커니즘(Jansen mechanism)을 기반으로 설계되었다. 이러한 기구학적인 해석을 바탕으로 로봇의 보행보폭을 정의한다. 그리고 PSO의 학습 및 군집 특성을 이용하여 최대의 보행보폭을 가지는 10개(EA)의 링크(link)길이를 구한다. 시뮬레이션을 통해 각 링크의 위치와 다리 끝단의 보행보폭을 확인할 수 있다. 결과로서, PSO기법이 절 기구형 다관절 보행로봇의 최적다리 길이 선정에 효율적임을 보여 준다.
본 논문은 산업현장이 아닌 카페등 생활현장에서의 폐기용 컵 처리를 목적으로, 사람을 대신해 지능적이고 기구학적으로 효율적인 다관절 메니퓰레이터의 설계 방법을 연구하였다. 다양한 장소에서 인간을 대신하여 임의의 위치에 있는 다양한 폐기 컵을 3D 카메라로 인식하여 알맞은 위치로 분리수거하는 6축 수직 다관절 모듈형 매니퓰레이터의 안정적인 동작을 위하여 기구부를 Yaw-Pitch-Pitch-Pitch-Yaw-Yaw의 6축 구조로 설계하고, 이를 구동하기 위한 관절 구동기의 용량을 분석하여 관절 구동기를 선정하며 전체적인 이해와 효율적인 분석을 위해 기구 전체의 외관을 3D 모델링 프로그램을 이용하여 구현하고 동작을 검증하였다.
본 논문에서는 다관절 평면로봇팔의 작업영역 및 기하학적 최적설계에 대하여 연구하였다. 관절 이 두 개인 평면로봇팔의, 공간적 효율과 관계되는, 작업영역의 면적은 해석적으로 계산할 수 있 으나, 세 개 이상의 다관절 평면로봇팔의 작업영역의 면적은 일반적으로 단순하게 해석적으로 해 를 구하기가 매우 어렵다. 본 논문에서는 두 개의 그래픽 RAM을 가진 마이크로 컴퓨터를 사용 하여 작업영역의 면적을 근사적 도식법으로 구하고 이것을 이용하여 미리 임의의 작업점들이 지 정되었을 때 이들 작업점들을 통과, 포함하고, 또 기구학적으로 최적인 작업영역을 갖는 로봇팔을 설계하였다.
본 연구는 4절 링크 이론(four-bar likage mechanism)과 얀센 메커니즘(Jansen mechanism)을 기반으로 다관절 보행로봇을 제작하고, 로봇의 움직임에 대하여 기구학적인 해석을 제시한다. 또한 라인 트레이싱(Line tracing) 방법을 활용한 자동주행 설계를 위해 아두이노 호환 보드와 적외선 센서 4개를 보행로봇에 부착하여 자동 주행 로봇을 제작하였다.
In many applications, the typical parallel-jaw end-effector of a robot arm has been remarkably satisfactory. But, it is not adequate for the applications such as complicated manipulation. In the study, a finger with 4 joints (so, having redundancy) was consturcted to investigate the characteristics of an articulated hand. Each joint was driven by one actuator, and the motor torque was transmited to each joint through a tendon-pulley system. In the context, major considerations for hardware design and the method to solve the inverse kinematics of a redundant manipulator were presented. Finally, the basic capabilities of an articulated hand were presented through experiments.
Interactive computer-aided analysis of mechanical systems has recently been undergoing an evolution due to highly efficient computer graphics. The industrial implementation of state-of-the-art analytical developments in mechanisms has been facilitated by computer-aided design packages because these rigid-body mechanism analysis programs dramatically reduce the time required for linkage design. This paper proposes a component modular approach to computeraided kinematic motion analysis for general planar multiloop mechanisms. Most multiloop mechanisms can be decomposed into serveral components. The kinematic properties (position, velocity, and acceleration) of every node can then be determined from the kinematic analysis of the corresponding component modules by a closed-form solution procedure. In this paper, 8 types of modules are defined and formulations for kinematic analysis of the component modules are derived. Then a computer-aided kinematic analysis program is developed using the proposed approach and the solution procedure of an example shows the effectiveness and accuracy on the approach.
본 연구팀은 프레스 성형 공정에서 버텀 섀시 (bottom chassis)에 팸너트 (pem nut)를 고정하는 것과 같은 협소 공간 작업을 위한 6축 다관절 로봇을 개발하고 있다. 본 논문에서는 6축 다관절 로봇의 위치 제어를 위한 기구학 해석과 가반하중에 따른 위치 정밀도 파악을 위한 구조해석을 수행하였다. 먼저, 로봇의 Denavit-Hatenberg 파라미터를 정의하고, 정기구학과 역기구학 모델을 제시하였다. 기구학 모델은 Coppelia Robotics 사의 virtual robot experimentation platform (V-REP)을 이용하여 시각적인 시뮬레이션을 통해 검증하였다. 위치 정밀도 분석은 완전 펼침 상태와 완전 접힘 상태에서 자중에 의한 처짐량과 가반하중에 의한 처짐량에 대한 구조해석을 통해 수행하였다. 해석 결과, 최대 변형량은 완전 펼침 상태에서 자체 하중만 있는 경우 0.339 mm로 나타났으며, 5kgf의 하중이 장착된 경우에는 0.667 mm로 나타났고, 설계 조건 1 mm 내에 있음을 확인하였다. 또한, 최대 발생 응력은 축 2와 3을 연결하는 링크에서 22.05 MPa로 나타났고, 부품 재질을 고려할 때 이 값은 구조적으로 안전함을 확인하였다.
In this study, the graphic simulation system of multi joint manipulator is developed to analyze and optimize the remote handling processes for the spent fuel assembly. This system consists of a 3-D graphical modeling system, a device assembling system, and a motion simulation system. To analyze and optimize the processes involved in multi-joint manipulator operation such as NFBC transportation process and bottom nozzle removal process, the virtual work place is implemented using a computer graphic technology. This virtual workcell is exactly same as that of the real environment. This graphic simulation system of the multi-joint manipulator can be effectively used for designing the main processes and maintenance processes of the spent fuel management.
본 연구에서는 4절 링크 이론(four-bar linkage mechanism)과 얀센 메커니즘(Jansen mechanism)을 기반으로 다관절 보행 로봇(multi-legged walking robot)인 게(crab) 로봇을 제작하고, 게 로봇의 움직임에 대하여 기구학적인 해석을 제시한다. 제작된 게 로봇은 영상 획득을 위하여 카메라를 장착하였고, 장애물 회피를 위하여 3조의 초음파 센서를 가지고 있다. 또한 RF통신으로 외부에 영상 정보를 전달하며, Blue-tooth 통신 모듈을 장착하여 외부로부터 부여된 임무를 수행할 수 있다. 게 로봇의 설계와 제작을 하기 위해서 필요로 하는, 로봇 다리의 움직임을 알기 위해서는 관절 변수와 다리 끝단의 위치 및 자세와의 관계를 얻어야 한다. 따라서, 제안된 기구학적 해석은 로봇의 설계와 제작에 있어서 많은 도움을 주며 중요한 과정이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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