• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.40 no.2
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• pp.133-138
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• 2016

Force control and collision detection for a robot are usually conducted using a 6-axis force/torque sensor mounted at the end-effector. However, this scheme suffers from high-cost and the inability to detect collisions at the robot body. As an alternative, joint torque sensors embedded in each joint were used, which also suffered from various errors in torque measurement. To resolve this problem, a robot joint module with an improved joint torque sensor is proposed in this study. In the proposed torque sensor, a cross-roller bearing and disk-type coupling are added to prevent the moment load from adversely affecting the measurement of the joint torque under consideration. This joint design also aims to reduce the stress induced during the assembly process of the sensor. The performance of the proposed joint torque sensor was verified through various experiments.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.35 no.7
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• pp.709-715
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• 2011

Harmonic drives have been widely used in combination with joint torque sensors in order to facilitate accurate manipulator control. A harmonic drive causes a torque ripple because of its structural characteristics, and this torque ripple tends to deteriorate the performance of a controller or observer that uses torque sensors. This paper proposes a switching notch filter for reducing the torque ripple caused by a harmonic drive in a joint torque sensor; the functioning of this filter is based on the relationship between the frequency components of the torque ripple and the rotational velocity of the harmonic drive. The proposed switching notch filter is advantageous in that it requires less computational load and does not necessitate additional circuits or structures. Various experiments demonstrate that the proposed filter has good filtering performance, fast response, and good switching stability.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.11a
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• pp.83-84
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• 2014

본 논문에서는 센서리스(Sensorless) BLDC 전동기의 출력 토크 능력을 향상시키기 위한 새로운 여자 방식을 제안하였다. 제안된 여자 방식은 기존의 2상 여자 방식에 3상 여자 방식을 혼합하여 12 스텝(Step)으로 운전한다. 제안된 혼합 구동 방식은 전통적인 2상 여자 방식의 6 스텝 운전 방식보다 더 큰 출력 토크를 얻을 수 있으며, 기존의 센서리스 제어에도 적용이 가능하다. 센서리스 BLDC 전동기에 대한 실험을 통해 제안된 기법의 유효성을 확인하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.07a
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• pp.283-284
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• 2016

산업계에 널리 쓰이고 있는 회전자 자속기준 벡터제어(FOC)와 달리 직접토크제어(DTC)는 고정자 자속기준으로 토크와 자속을 직접 제어한다. 토크는 전류센서를 이용하여 검출한 고정자 전류와 고정자 자속을 곱하여 구한다. 고정자 자속은 매우 빠르게 스위칭되는 전압벡터지령을 이용하여 얻게 되므로, 고정자 자속각을 이용한 속도추정에 어려움이 있다. 따라서, 본 논문은 관측기를 이용한 직접토크제어의 속도 센서리스 구현기법을 제안하고, 기존의 속도추정 기법과 제안하는 기법을 시뮬레이션을 통해 비교한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.07a
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• pp.115-116
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• 2016

산업용 인버터에서 전차원 적응 자속 추정기를 적용하여 유도전동기 센서리스 제어를 하는 경우, 토크 제어 시 저속/저토크 영역에서 기동에 문제점을 보인다. 따라서 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 동기 좌표계 상의 d축 전류의 크기를 토크에 따라 변동 시키는 방법을 제안한다. 주어진 토크 지령에 따라 발생되는 토크를 유지하기 위해, d축 전류 변동에 따라 q축 전류의 크기를 변화 시킨다. 운전 조건에 따른 d축 전류 크기의 변동 범위를 식을 통해 도출하였고, 복잡한 연산을 저 성능제어기에 적용할 수 있도록, d축 전류 크기를 간략히 설정하는 방법을 제안한다. 실제 인버터에 제안하는 방법을 적용하여 기존에 비해 훨씬 더 작은 토크만으로 기동 및 재 기동하는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.07b
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• pp.1018-1019
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• 2006

BLDC(Brushless DC) 전동기는 브러시(brush) 방식 DC 전동기의 브러시와 정류자를 반도체 소자를 이용한 인버터로 대체한 것으로 높은 효율과 제어의 용이성 때문에 최근 많이 사용되고 있다. 하지만 회전자의 위치 정보에 의해 정류를 하므로 회전자 위치 센서가 필요하고 그에 따라 전동기의 구조가 복잡하게 되고 작동 환경에 제한을 받게 된다. 본 논문에서는 위치 센서 없이 고정자의 권선에 유기되는 역기전력을 이용한 센서리스(sensorless) BLDC 전동기의 토크리플 저감에 대하여 연구하였다. BLDC 전동기를 수학적으로 모델링하여 센서리스 BLDC 전동기의 토크리플 제어 알고리즘을 구성하고 시뮬레이션과 실험을 통하여 그 결과를 검토하였다. 또한 기존 센서 부착형 BLDC 전동기와 비교하여 그 타당성을 입증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2017.07a
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• pp.62-63
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• 2017

본 논문에서는 휠체어의 탑승자의 구동력과 BLDCM(Brushless DC Motor) 에서 출력되는 보조력인 전기적인 구동력을 동시에 사용하는 탈부착형 하이브리드 휠체어의 동작제어방식을 제안한다. 기존에는 휠체어에 토크센서를 부착하여, 토크센서 신호의 피이드백을 통하여 보조력을 발생하는 방식이 적용되고 있지만, 제안된 방식에서는 토크센서의 사용없이 사용자의 동작을 간접적으로 검출하는 방식을 제안한다. 사용자가 휠체어의 핸드림을 조작할 때, 발생하는 휠체어의 동작을 3축 가속도 센서를 통해 모션을 예측하고, 이에 대응하는 구동력을 보조하는 PAS(Power Assist System)을 설계하였다. 사용자의 동작 예측을 위해, 3축 가속도 센서의 신호를 조합하여 전진과 후진 및 정지 상태 신호를 예측하는 방식을 시뮬레이션과 실험을 통해 증명하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2007.07a
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• pp.220-222
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• 2007

본 논문에서는 하나의 DC-Link 전류센서를 사용하여 BLDC 모터의 상 저항을 고려한 상 전환 토크리플 저감 방법을 제안하고자 한다. 지금까지 하나의 DC-Link 전류센서를 사용하여 BLDC 모터의 상 전환 토크리플 저감에 대한 연구는 많이 진행 되어 왔다. 기존의 방법들은 상 저항 값을 무시하여 상 인덕턴스 성분만을 가지고 제어한 방법이 주류를 이루어 왔다. 하지만 상 저항 값이 크면, 저속 영역과 고속 영역 구간에 변화를 가져와 기존의 방법을 사용할 시 토크리플이 발생한다. 또한 상 전환 시 전류 기울기와 상 전환 시간에 대해 영향을 미치게 되어 기존의 방법을 사용할 경우 토크리플이 발생하게 된다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 통하여 상 저항을 고려한 BLDC 모터의 상 전환 토크리플 저감 방법에 대해 효용성을 입증하고자 한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2009.11a
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• pp.99-101
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• 2009

자동차의 조향 장치에서 연비 절감과 조향성능의 향상을 위해 연구되고 있는 전동식 파워스티어링 시스템은 기존의 유압식에 비해 소음과 진동이 발생하는 단점을 가지고 있다. 이를 감소시키기 위해 토크 리플을 줄이는 것이 관건이고, 토크 리플을 발생시키는 큰 원인 중 하나가 위치 센서 분해능 제한이다. 본 논문에서는 가격 절감을 위해 낮은 분해능의 위치 센서로 전동식 파워스티어링 시스템의 토크 리플을 저감하기 위해 위치 추정 기법을 제안하고, 실험을 통해 이를 검증하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.07a
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• pp.1831_1832
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• 2009

본 논문에서는 유연관절 로봇 팔 제어를 위한 토크센서 기반의 외란에 강인한 제어기 설계를 다루고 있다. 로봇은 관절의 토크센서를 통해 관절에서 발생하는 토크의 측정이 가능하며 외란에 강인한 제어기 설계를 위해 외란 관측기가 적용 되었다. 외란관측기는 시스템에 작용하고 있는 외란을 상쇄하는 역할을 한다. 본 논문에서 설계된 제어기의 성능은 컴퓨터 모의실험을 통하여 확인하도록 한다.