고감속비의 관절을 갖는 고하중 조작기를 원격조작 힘반영 제어시스템의 슬레이브 조작기로 사용할 경우에는 마스터 조작기에 비하여 느린 동특성으로 인해 슬레이브 조작기의 제어입력에 포화가 빈번히 발생한다. 슬레이브 조작기가 유연성을 갖도록 설계한 경우에도 제어입력이 포화되면 위치제어루프가 끊어지기 때문에 시스템이 불안정해지고 슬레이브 조작기가 물체에 강하게 접촉하는 경우가 발생하며, 유연한 힘제어 성능을 얻는데 어려움이 있다. 본 논문에서는 고하중 원격조작기에 대해 제어입력의 포화를 고려한 힘반영 유연성 제어기법을 제안한다. 제안하는 힘반영 유연성 제어기법은 제어입력의 포화를 가지는 원격조작기에 대하여 안정한 힘반영 성능과 함께 정밀한 위치제어와 유연성제어 성능을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 제안한 제어기법의 안정도를 해석하였고 실험을 통하여 성능을 검증하였다.
본 연구에서는 로봇조작기를 강체부와 유연한 외팔보로 이루어진 모델로 설정 한 후 확장된 Hamilton의 원리를 적용하여 제어계의 운동방정식을 유도하였다. 계를 유한개의 제어 모드와 잔류 모드로 구분하고, 제어 모드에 대해 최적제어를 수행하기 위해 관측기를 설계하였으며, 진동에 관련된 측정 불가능한 상태변수를 추정하였다. 분석과 검토는 서보모터가 모든 제어를 담당하는 방식과 서보모터의 제어 방식에 작동 기를 추가시켜 병행 제어하는 다입출력 방식으로 구별하여 수행하였다.
In this paper, a novel vibration control scheme for a single-link flexible manipulator system without using a vibration feedback sensor is proposed. In order to achieve the vibration information of the flexible link, a reaction moment estimator based on the dynamic characteristics of the flexible manipulator is proposed. While the manipulator is maneuvering the reaction moment is reciprocally acting on the flexible link and the hub inertia due to the vibration of the link. A sliding mode controller based on the equivalent rigid body dynamics corresponding to the proposed flexible manipulator is then augmented with the reaction moment estimator to realize a decentralized control system. The reaction moment estimator is implemented via the first order low pass filter. The performance of the proposed control scheme is verified by computer simulation and experiment.
본 연구에서는 무거운 부하중량(payload)을 운반하는 평행구동기구(parallel drive mechanism)를 가진 2 자유도 수직 로봇 조작기의 마지막 링크를 고속화 및 작업 영역의 확대를 위해 경량의 길이가 긴 링크로 구성하고, 동적 해석 및 제어를 위해 이 를 수직면상에서 회전하는 첨단질량을 가진 Euler-Bernoulli 외팔보로 모델링하였다. Hamilton의 원리를 적용하여 계의 지배방정식을 구하였으며 이를 조작기의 최종 자세 (configuration)에 대한 교란변수들(periturbed variables)을 도입하여 이산시간계 상 태방정식으로 표시하였다. 계의 상태방정식에 대해 디지탈 최적제어 및 최적관측기 이론을 적용하여, 유연한 조작기의 위치 및 진동제어를 병해하여 수행하는 제어기를 설계하였으며, 제어기의 효율성 및 적용성을 검토하기 위하여 수치해석 및 실험을 행 하였고 이들 결과를 비교, 검토하였다.
The flexibility of the manipulator inevitably inducess the vibration at the end effector. For the increase in speed and accuracy at the end tip, in this work, position and vibration control of a flexible manipuator with a separate voice coil type actrator for vibration suppression, is studied. The flexible manipulator with a tip mass is modeled an Euler-Bernoulli beam. An H.inf. controller is designed in order to make the controlled system robust against unmodeled higher-order mode vibration of the manipulator, output sensor noise, and etc. Simulations and experiments show that the modeling of the system is valid and that robust vibration control of the flexible manipulator is efficiently achieved.
인쇄업체와 제조업체가 양면인쇄에 대해 논의할 때는 효율성과 유연성과 같은 단어들이 항상 따라 나온다. 단면 인쇄기와 달리, 양면 인쇄기는 양면인쇄에 한번의 작업준비만 필요하며 사실상 수동으로 하는 용지 조작 및 건조 시간 등을 절감한다. 이와 함께 양면인쇄기는 인쇄업체들이 새로운 응용시스템을 추구할 수 있도록 하며 얼룩발생과 같은 문제점들도 철저히 줄이는 방향으로 발전하고 있다.
A flexible manipulator can move in the high speed even with the small driving torque. The dymanic equations of flexible manipulator which include 2 vibrational modes are derived using the clamped-free boundary condition. Simulation results of the 6th order model are well matched with experimental results. The hub angle of the flexible mainpulator can be controlled without vibration of the beam by the feedback of both hub angle and strain. The overshoot of the hub angle in the step response is reduced without sacrificing the rise time using the cycloidal function instead of the step function as the referenmce input.
자동 부하 전환 개폐기는 일반적으로 주 전원의 전압 상태를 감시하여 주 전원의 정전이나, 저 전압 이 감지 될 때 주 전원을 개방시키고, 예비 전원으로 신속하게 전환 시킬 수 있는 구동 메커니즘이 필요하며, 주 전원이 정상 상태로 복구되면 다시 예비 전원에서 주 전원으로의 신속한 전환이 요구 되어진다. 본 논문에서 연구되는 자동 부하 전환 개폐기의 구동부는 1개의 구동력으로 2개 선로의 스위치를 동시에 조작하게 할 수 있는 링크 구조와 동작 원리를 간지고 있으며, 이 동작을 안정적이고 신뢰도 높게 조작하기 위해서 개폐기 구동부의 동특성을 구현할 수 있는 동적 모델로 검증하여 재작하였다. 보다 정확한 모델 수립을 위하여 기구 동작 시에 발생하는 부품들 사이의 충돌, 마찰, 유연성 등의 많은 동적특성들을 정밀하게 모사 할 수 있는 유연 다물체 동역학을 적용하였으며, 검증하였다.
본 연구는 3차원 그래픽 시뮬레이션을 이용한 6축 다관절 로봇의 제어기를 개발함으로써 이를 사용하는 산업현장의 작업자에게 로봇에 대한 이해를 높이고, 실제 로봇을 조작함에 있어 작업의 효율을 높일 수 있도록 하는 것이다. 개발한 제어용 S/W는 산업용 로봇에 대한 시뮬레이션 기능과 방위표시기능 둥을 포함하며, 편리한 GUI로 사용자의 편의성과 작업시간의 단축 둥을 개선하였다. 또한 개발된 제어기의 S/W는 사용자의 필요에 따라서 추가/변경할 수 있는 유연성도 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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