• 한국정밀공학회지
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• 제28권4호
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• pp.455-462
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• 2011

This paper is about the design of a new gravity compensator for the lower body exo-skeleton device. The exo-skeleton devices is for increasing the torque of the human body joint for the purpose of helping the disabled, workers in the industry, and military soldiers. So far, most of studied exo-skeleton 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, a new gravity compensator is proposed to reduce the torque load applied to human body joints due to gravity. The gravity compensator is designed using a tortional bar spring, and its structure and characteristics are studied through the test and computer simulation. A design concept on the exo-skeleton device using the gravity compensator is presented. An analysis and computer simulation on the torque reduction of the proposed exo-skeleton device that applies and non-applies the gravity compensator are performed.

• 한국기계가공학회지
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• 제21권8호
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• pp.9-18
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• 2022

As the COVID-19 continues, the demand for robotic technology that can be applied in face-to-face tasks such as delivery and transportation, is increasing. Although these technologies have been developed and applied in various industries, the robots can only be operated in a tidy indoor environment and have limitations in terms of payload. To overcome these problems, we developed a 2 degree of freedom(DOF) environmental adaptive robot leg with a double 1-DOF counterbalance mechanism (CBM) based on wire roller. The double 1-DOF CBM is applied to the two revolute joints of the proposed robot leg to compensate for the weight of the mobile robot platform and part of the payload. In addition, the link of the robot leg is designed in a parallelogram structure based on a belt pulley to enable efficient control of the mobile platform. In this study, we propose the principle and structure of the CBM that is suitable for the robot leg, and design of the counterbalance robot leg module for the environment-adaptive control. Further, we verify the performance of the proposed counterbalance robot leg by using dynamic simulations and experiments.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권2호
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• pp.106-113
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• 2017

항공기 및 지상 이동체 등에 사용되는 자세 및 방위 결정 시스템은 자세를 결정하기 위해 중력가속도 벡터와 지구자기장 벡터를 이용한다. 이를 위해 가속도계와 자력계를 이용하게 되는데, 가속도계의 경우 중력가속도뿐만 아니라 항체의 운동 가속도까지 포함하게 되어 가속 중에는 자세결정이 어려워진다. 본 논문에서 다루는 가속도 보상 방법은 가속도계에서 얻은 비력으로부터 GPS 수신기를 통해 계산한 항체의 가속도를 빼주어 이를 해결하는 방법이다. 기존의 알고리즘은 보상한 벡터를 상수 형태로 간주해 이용하게 되는데, 본 논문에서는 이로 인한 오차를 분석하고 측정치로부터 모델을 재유도해 성능을 개선했다. 기존의 알고리즘이 내포한 오차 요인과 본 논문에서 제안한 알고리즘에 의해 자세 추정 성능이 개선됨을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 확인했다.

• The Journal of Korean Physical Therapy
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• 제9권1호
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• pp.177-184
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• 1997

인체가 균형상태에 있지않게 되면 중력으로부터 보상작용은 과도한 에너지소비로 구축을 야기시켜 이차적질병과 외부로부터 가해지는 충격을 흡수하지 못하고 약한 충격에서도 손상을 초래하게 된다. 또한 물리적 외상, 염증이나 감염의 진행으로부터 오는 구조적 불균형은 부적절한 근막의 긴장으로 초래하게 되고 이 긴장은 근육근막의 제한으로 신체에 기묘한 비특이적 반응으로 나타나 피부분절과 일치하지 않고 무관한 것처럼 보이나 통증이나 기능이상을 초래하여 그 인접관절과 근육에 기능적으로 방해가 되어 중력으로부터 정상적인 자세를 유지하지 못하고 신체의 불균형을 초래하게된다. 신체의 어느 한부분의 근육근막 제한은 인체전체의 균형을 파괴하여 골반 왜곡 또는 다리길이가 불일치한 경우도 나타나며 요천추부위에 긴장을 초래하게 되어 기능장애나 유연성이 감소되어 운동제한과 통증이 생기고 외상이 발생하기 쉽다. 1. 인체는 강력한 근막망(powerfull fascial network)의 상호관련된 통합된 전체로 보아야 한다. 2. 근막은 신체구조들의 응집을 방지, 지지해줄 뿐만아니라 외부로부터 충격을 적절히 분산하여 신체적 균형을 유지시킨다. 3. 근막의 장애는 근육긴장과 경축이 생기고 이완되지 않으면 근육결절로 진행하여 동통을 유발한다. 4. 근막장애는 탄력과 단축을 잃게하고 유연성이 없어져 중력으로부터 지지하는 능력이 떨어져 자세의 변화를 가져온다. 5. 국소부위의 근막장애는 중력으로부터 지탱하려는 인접관절과 근육에 영향을 미쳐 인체전체의 자세에 뷸균형을 초래한다. 6. 자세분석은 근육근막장애에 따른 중력의 역학적 변화를 고려하여 평가하여 분석하여야 것이다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제22권9호
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• pp.733-737
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• 2016

In this paper, we propose a mechanism that can compensate for gravity in a robot manipulator. Industry robots generate torque due to carrying heavy weight. For this reason, the robots need high specification motors, which increases the prices of the robots and their production costs. In order to resolve these problems, a mechanism for gravity compensation has been developed using a spring and wire system. But this system has problems related to wire stretching. A winding mechanism is therefore used to supplement this drawback of the wire. The robot used was developed by the 1-DOF system. Analysis was performed for the performance of the mechanism. Experiments were conducted to compare simulation results and experimental results.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1996년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.393-397
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• 1996

A stewart platform-based force/torque sensor with 6 elastic legs was designed and manufactured Kinematic design parameters were determined so that the force/torque sensor might have the isotropic force/torque properities. In a force/torque analysis, it was used the solution of forward kinematics by linearization of the solution of the inverse kinematics. The performance of te force/torque sensor was investigated by measurement experiments. The gravity compensation was conducted to reduce the force and torque effects by the weights of the upper plate, joints and other sensor parts.

• 로봇학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.242-247
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• 2016

A robot manipulator handling a heavy weight requires high-capacity motors and speed reducers, which increases the cost of a robot and the risk of injury when a human worker is in collaboration with a robot. To cope with this problem, we propose a collaborative manipulator equipped with a counterbalance mechanism which compensates mechanically for a gravitational torque due to the robot mass. The prototype of the manipulator was designed on the basis of a four-bar linkage structure which contains active and passive pitch joints. Experimental performance evaluation shows that the proposed robot works effectively as a collaborative robot.

• 한국기계기술학회지
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• 제13권4호
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• pp.31-36
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• 2011

Smart Door(SD) is a human friendly power-assisted door system for passenger car doors. It offers comfort and safety to passengers and drivers by supplying additional power. In this study, dynamic system model and the equation of motion derivation are derived. And we propose the disturbance observer based collision detection algorithm for safety when opening the door. A disturbance caused by collision has a fast response compared to a friction, uncertainties and so on. The main idea this study is to estimate a variation of disturbance for stably and effectively detecting a collision. In order to evaluate a performance of collision detection, an experiment set up is constructed. The experimental results validate the usefulness of the proposed collision detection algorithm.

• 한국정밀공학회지
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• 제14권1호
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• pp.78-83
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• 1997

The paper presents the experimental analysis of a Stewart platform-based force-torque senor. The closed-form solution of forward kinematics of the Stewart platform is derived approximately by way of a linearization technique, and the solution is used in the force analysis of the force-torque sensor. An exper- mental studies show that the proposed method including gravity compensation algorithm is valid for Stew- art platform-based force-torque sensors. The performance of the developed force-torque sensor is evaluated in view of accuracy and linearity in measurements.

• 자원환경지질
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• 제18권4호
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• pp.309-320
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• 1985

한반도 남한 지역의 지각구조를 연구하기 위하여 USAMSFE(1961~1962) 중력자료를 분석하였다. 이들 중력측정치를 IGSN 71중력치로 환산하기 위하여 -14.7mgal 보정을 실시하였으며, 중력이상의 계산에서는 GRS 67식을 사용하였다. 자료처리과정에 있어서는 polynomial fitting을 이용하여 지역중력이상과 잔류중력이상을 분리하였고, 지각의 평균두께와 지각기저면의 깊이분포를 구하기 위해 FFT(Fast Fourier Transform)를 이용한 power spectrumqnstjr과 하향연속을 실시하였다. 하향연속을 위한 필터링 과정에서 고주파수차단 필터링과 동시에 자료간의 간격을 넓히는 효과를 낼 수 있는 2차원에서의 high-cut filtering and resampling법을 개발적용하였다. 분석의 결과로는 (1) 부우게 이상이 대체로 이 지역의 지체구조선의 방향과 같은 NE-SW방향의 분포를 보이고 있으며, (2) 지각의 평균두께는 약 32km로 나타났고, (3) 지각기저면의 깊이분포는 26km~36km의 범위로서 지표면의 광역적인 지형고도를 반영하고 있으며, 동해안의 지각이 서해안보다 더 얕은 것으로 나타났다. (4) 지각평형정도를 지시해주는 측정점의 고도와 중력이상 사이의 선형회귀방정식을 계산해본 결과, 우리 나라의 지각은 다소 보상이 덜되어 있는 것으로 나타났다.