• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제34권2호
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• pp.318-324
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• 2010

본 논문에서는 새로운 구조의 6축 다관절 로봇 매니퓰레이터의 경량화와 토크성능을 높이기 위하여 어깨관절부위에 중력보상기를 설계하고 적용하였다. 또한, 매니퓰레이터의 기구학 및 역기구학 해석을 하였다. 자체 중량 30Kg의 경량이면서도 25Kg 고가반하중 인 우수한 성능을 구비할 수 있도록 매니퓰레이터의 링크 구조에 대한 FEM 해석을 수행하였다. FEM 해석을 통하여 로봇 매니퓰레이터의 굽힘이나 파단에 대한 안정성을 확인하였다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2011년도 후기공동학술대회 논문집
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• pp.97-98
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• 2011

This paper is about the study of a new exo-skeleton device applying a gravity compensator. The exo-skeleton devices is to reduce the external torque applied to the human body joint for the purpose of helping the disabled, reducing heavy payload for industry workers or military soldiers. Most of the exoskeleton devices are actuated by the motors, but motors are limited in energy such that a short durability is always a big problem. In this paper, an exoskeleton device using a new gravity compensator based on a torsion bar is proposed to reduce the torque load applied to human body joints. The exoskeleton device is designed for the lower body of human. Analyses on the torsion bar spring and link of the exoskeleton device using FEM method were performed. To reduce the applied torque to the human joint, a torsion bar gravity compensator is applied to the exoskeleton. The effect of the torsion bar compensator for the exoskeleton device was verified through load test using developed test equipment.

• 한국정밀공학회지
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• 제34권2호
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• pp.115-123
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• 2017

This paper presents the design and the control performance of a novel dynamic compliant-arm support with parallel elastic actuators that was developed to assist with the daily living activities of those whose arms are compromised by muscular disease or the aging process. The parallel elastic-arm support consists of a compliant mechanism with combined passive and active components for human interaction and to reach the user's desired positions. The achievement of these tasks requires impedance control, which can change the virtual stiffness, damping coefficients, and equilibrium points of the system; however, the desired-position tracking by the impedance control is limited when the end-effector weight varies according to the equipping of diverse objects. A prompt algorithm regarding weight calibration and friction compensation is adopted to overcome this problem. A result comparison shows that, by accurately assessing the desired workspace, the proposed algorithm is more effective for the accomplishment of the desired activities.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제16권7호
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• pp.688-694
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• 2010

This paper presents a gravity compensator for the manipulator of a service robot. The manipulator of a service robot is operated with low velocity for the safety reason in most cases. In this situation gravitational torques generated by the mass of links are often much greater than dynamic torques for motion. A gravity compensator can counterbalance the gravitational torques, thereby enabling to utilize relatively low power motors. In this paper the gravity compensation for the roll-pitch rotation is considered which is often used for the shoulder joints of the manipulator of a service robot or humanoid robot. A gimbals is implemented and two 1-dof gravity compensators are equipped at the base. One compensates the gravitational torque at the roll joint and another provides the compensational torque for the gimbals. Various analyses showed that the proposed compensator can counterbalance the gravitational torques of 87% at the pitch joint and 50% at the roll joint. It is verified from dynamic simulations that the proposed compensator effectively counterbalances the gravitational torques.

• 자원환경지질
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• 제40권2호
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• pp.153-170
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• 2007

중력자료 및 자력자료를 이용하여 독도해산들의 지각평형 탄성판모델 및 VGP(Virtual Geomagnetic Pole)를 분석하여 해산들의 형성시기와 형성환경을 연구하였다. 후리에어중력이상은 독도와 이사부해산 최고치 사이에 약 50 mGal의 차이를 보이는데 이 두 화산체는 규모면에서 비슷하지만 후리에어중력이상에서 차이가 나는 것은 보상정도의 차이에 기인한다. 탄성판모델의 적용 결과는 해산 하부 지각의 강도(탄성두께)가 이사부해산에서 독도로 갈수록 강해짐(두꺼워짐)을 지시한다. 즉, 이사부해산이 생성될 당시의 해산 하부 지각의 연령이 가장 젊었고 독도가 생성될 때 하부 지각이 가장 오래 되었다는 것을 나타낸다. 자기이상은 독도해산들을 중심으로 복잡하게 나타난다. 고지자기 특성을 연구하기 위하여 자기 이상을 1500m 상향연속한 후 최소자승자화법 및 반놈자화법을 함께 이용하여 각 독도해산들의 VGP를 구하였다. 기존 독도암석의 연대측정, 탄성판 모델 및 VGP결과를 지자기 연대표와 비교하여 보면 울릉분지의 열개 종료 후에 이사부해산이 정자기극 시대에 가장 먼저 생성되었고 독도은 가장 후기에 생성되었으며 정자기극 시대에 첫 번째 대규모 분출이 있었고 그 후 역자기극 시대에 두 번째 대규모의 분출로 인하여 이루어졌을 것으로 생각된다. 심흥택 해산은 독도와 이사부해산의 생성시기 사이의 정자기극 시대에 형성되었을 것으로 사료된다. 이 해산들의 생성 시기는 동해 생성 후 압축응력이 작용하던 시기와 일치하며 이 압축력 시기의 화산활동에 의해 해산들이 생성되었을 가능성이 높은 것으로 판단된다.

• 지구물리
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• 제5권4호
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• pp.293-303
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• 2002

본 연구에서는 2002년까지 수집된 우리나라 일원의 각종 중력자료와 지형자료를 이용하여 한반도 남부지역(위도 $36.5^{\circ}N$, 경도 $127.5^{\circ}E$를 중심으로 하는 $332km{\times}332km$의 지역)에서 탄성판모델을 설정했을 때의 지각평형과 암석권의 탄성강도 및 유효탄성두께에 대하여 고찰해 보았다. 연구범위의 설정에 있어 이질적인 판구조환경을 가지고 있을 것으로 생각되는 동해의 영향을 배제하도록 하였다. 연구지역에서 파워스펙트럼분석에 의한 모호면의 평균깊이가 30km로 계산되었다. 지각을 단일층으로 가정하고 탄성판모델을 적용한 결과, 관측 코히어런스에서 짐이 300km이상의 파장을 가지면 거의 평형을 이루고 있고, 80km에서 300km 사이는 부분적으로 암석권의 강도에 의해 보상되고 있으며, 80km 이하의 파장의 경우는 거의 암석권의 강도에 의해 지지되고 있음이 나타난다. 지각모델과 강도를 가정하고 계산한 예측 코히어런스와 비교한 결과, 암석권의 탄성강도(flexural rigidity)는 $3.0{\times}10^{22}Nm$(유효탄성두께는 15km)로 나타났다. 이는 우리나라의 지각강도가 상당히 약하다는 것을 지시하며, 안정되고 오래된 지역에서 얻어진 결과보다는 해양이나 판의 경계부에서의 결과와 비슷하다. 우리나라의 경우 대규모의 지각변동과 그에 수반된 마그마의 관입이나 화산활동, 그리고 습곡과 단층 등의 영향은 암석권의 강도를 작게 만드는 원인으로 작용했을 것이다.

• 전기학회논문지
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• 제64권1호
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• pp.136-142
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• 2015

In the paper, a design method of knee and pelvis joint in the biped robot is proposed for shock absorption and gravity compensation. Similarly to the human's body, the knee joints of the biped robot support most body weight and get a shock from the landing motion of the foot on the floor. The torque of joint motor is also increased sharply to keep the balance of the robot. Knee and pelvis joints with the spring are designed to compensate the gravity force and reduce the contact shock of the robot. To verify the efficiency of the proposed design method, we develope a biped robot with the joint mechanism using springs. At first, we experiment with the developed robot on the static motions such as the bent-knee posture both without load and with load on the flat ground, and the balance posture on the incline plane. The current of knee joint is measured to analyze the impact force and energy consumption of the joint motors. Also, we observe the motor current of knee and pelvis joints for the walking motion of the biped robot. The current responses of joint motors show that the proposed method has an effect on shock reduction and gravity compensation, and improve the energy efficiency of walking motions for the biped robot.

• 한국해양학회지:바다
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• 제7권4호
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• pp.267-285
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• 2002

동해의 남서쪽해역에 위치하고 있는 독도는 플라이오세에 생성된 화산섬으로 알려져 있다. 그러나 기존의 연구들은 독도 자체의 암석학적인 연구에만 초점을 두어 독도 하부의 화산체에 대한 형태 및 내부구조를 명확하게 알 수 없었다. 따라서 본 연구는 다중빔 음향측심, 32채널 탄성파 탐사 및 3D 중력모델링을 통하여 이와 같은 특성들을 알아내고자 하였다. 연구지역에는 3개의 지형학적인 고지대가 발달되어 있으며 이 고지대들은 일반적인 해산의 특성을 지니고 있어 본 연구에서는 이 고지대를 독도해산, 탐해해산. 동해해산이라 명명하였다. 그리고 연구지역에 발달한 퇴적층의 두께를 규명하기 위하여 32채널 탄성파 탐사를 수행하였다. 취득된 탄성파 자료에 의하면 해산들의 정상부분에는 퇴적물이 거의 퇴적되어 있지 않으나 해산들로부터 멀어질수록 퇴적층이 발달하기 시작하여 연구지역의 서쪽에서는 2000m이상의 두꺼운 퇴적층이 발달하고 있으며 연구지역의 남쪽 및 북쪽지역에서는 약 1000m두께의 퇴적층이 나타난다. 후리-에어 중력이상은 연구지역의 서쪽에서는 -20mGa1 이하의 값을 보이고 있으나 해산 쪽으로 갈수록 점점 증가하여 독도해산의 정상부분에서는 120 mGal 이상, 탐해해산 및 동해해산의 경우 각각 90 mGal 및 70mGa1이상의 후리-에어이상을 보이고 있다. 그리고 연구지역에 나타나는 해산들은 모두 그 중앙부에 독립된 화도(volcanic conduit)를 지니고 있으며 0.5～l.5 km 두께의 광역보상뿌리(regional compensation root)를 형성하고 있다. 연구지역의 해산들이 보여주고 있는 평탄한 정상부는 해수의 침식에 의하여 생성되었으며 이러한 정상부는 평탄한지형이 생성될 당시의 해수면을지시하며 현재 해수면의 위치와 동해에서의 일어난 해저면의 침강정도(subsidence level)를 비교하여 볼 때 해산들은 생성된 이후 약 200～300m정도 침강되었고 형성시기는 최소 12～10Ma이전 인 것으로 사료된다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.247-258
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• 2003

본 논문에서는 사용자가 2차원 또는 3차원 상에서 필기를 하는 경우의 관성치를 측정할 수 있는 가속도계와 각속도계를 장착한 펜형 입력 장치를 소개한다. 각속도계의 측정치를 한 번 적분해 시스템의 자세를 구하며 이는 가속도에 포함되어 있는 중력 가속도 성분을 제거하는 데 사용된다. 시스템의 위치는 보정된 가속도를 두 번 적분해 구한다. 이러한 원리는 관성 항법 시스템에서 보편적으로 사용되는 것이다. 그러나 필기 궤적을 복원하기 위해 사용되는 이중 적분 과정으로 인해 위치 측정치의 정확도는 시간이 지남에 따라 심각하게 떨어진다. 이러한 문제는 관성 항법 시스템에 있어 일반적인 경우이며 통상 외부의 기준 신호나 기타 정보를 이용한 주기적 또는 비주기적인 시스템의 교정을 통해 해결된다. 본 논문에서는 위치 및 속도의 보정은 온라인과 오프라인 교정 과정을 통해 이루어진다. 온라인 교정 과정에서는 칼만 필터를 이용한 보상 필터 기법을 사용한다. 오프라인 교정 과정에서는 최종적인 시스템의 항법 오차의 상수 성분을 속도 정보와 움직임 검지 알고리듬을 통해 제거한다. 실제 실험을 통해 제안된 시스템의 유용성과 효용성을 보인다.