• 한국정밀공학회지
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• 제16권10호
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• pp.209-216
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• 1999

일반적으로 힘 제어는 힘 센서의 사용 여부에 따라 능동적 힘 제어와 피동적 힘 제어로 분류시킬 수 있다. 능동적 힘 제어는 힘 세서를 이용하여 구속력을 목표한 힘에 근접하도록 제어한다. 유연 매니퓨레이터의 함수(위치, 속도, 가속도)를 이용하여 일정한 힘에 근접하도록 제어한다. 유연 매티퓨레이터에 있어서 링크 선단의 강성 증대는 힘 제어뿐만이 아니라, 링크의 진동을 크게 유발함으로서 위치 제어에 불리하게 작용한다. 주로 사용되고 있는 힘 센서는 많은 변형 게이지(strain gauge)로 구성되어 있다. 유연 매니퓨레이터 또한 링크 선단의 변형을 측정하기 위해 변형 게이지를 사용하고 있다. 본 논문에서는 이점에 착안하여, 유연 매니퓨레이터의 선단의 탄성 변형을 측정하기 위해 장착한 변형 게이지를 이용한 위치/힘 제어를 제안한다. 먼저, 유연 매니퓨레이터의 집중 정수 모델로부터 링크의 탄성 변형과 구속력 관계를 도출한 후 이 관계를 이용하여 3차원 실험 유연 매니퓨레이터를 실시간 위치/힘 제어 실험을 수행하였다. 또한 범용 동력학 해석 소프트웨어인 ADAMS FEM 을 이용하여 해석하였다. 마지막으로, 실험 결과와 해석 결과를 비교 분석하여 본 논문에서 제안한 유연 매니퓨레이터의 위치/힘 제어의 타당성을 입증시켰다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 춘계학술대회 논문요약집
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• pp.21-21
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• 2004

본 논문은 수동 힘반영 기구의 안정성을 제어하기 위한 방법으로 수동성 제어기를 제안한다. 수동 힘반영 기구는 브레이크와 같은 수동 엑츄에이터를 사용함으로써 힘을 반영하게 되는데, 여기에 사용되는 수동 엑츄에이터는 사용자가 움직이고자 하는 방향의 반대방향으로만 힘을 생성할 수 있기 때문에, 힘을 생성할 수 있는 방향에 제한이 있다. 따라서 가상의 벽면을 나타내는 데에도 정확히 원하는 방향의 힘을 제시하지 못하고, 힘의 근사화를 통하여 가장 근접한 방향의 힘을 생성해낸다. 이는 이상적인 수동 힘반영 기구의 연구에서도 나타나며, FME(Force Manipulability Ellipsoid)에 의해 명확하게 설명이 되는 현상이다.(중략)

• 전자공학회논문지SC
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• 제39권6호
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• pp.9-19
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• 2002

로봇 제어에서 로봇 핸드가 환경과 접촉하는 상황에서는 위치제어와 힘 제어를 동시에 필요로 한다. 그것을 구현하는 알고리즘 즉, 순응성 제어, 힘 제어, 하이브리드 힘/위치 제어, 임피던스 제어 등의 많은 제어기들이 발표되어 왔으나, 위치/힘 제어가 통합구조로 구성되어 있는 임피던스 제어기가 최근에 많은 연구들을 통하여 가장 효율적인 알고리즘으로 증명되고 있다. 고유 어드미턴스 제어기는 임피던스 제어기가 단순 변형된 것으로 속도 보상기와 힘 보상기로 구성되어 있으며, 로봇 핸드의 속도와 힘제어를 통합 구조로 수행한다. 어드미턴스 제어 방식은 이미 발표된 여러 논문에서 제어구조상의 장점이 확인된 바 있다. 본 논문에서는 고유 어드미턴스 제어기의 게인 파라미터 값을 시스템의 안정성을 확보하면서 결정하는 게인 튜닝 알고리즘을 설계하고, 그것을 실험용으로 제작한 1축 로봇 시스템에 적용하여 임의의 강성을 갖는 환경과의 접촉시에 발생 할 수 있는, 환경의 반작용 힘에 대해서 제어모터가 성공적으로 상호 작용하는 제어성을 실험한다. 또한, 1축 로봇 시스템에 쿨롱 마찰력을 가하여 로봇제어에 방해요소가 되는 외란의 영향에도 불구하고 고유 어드미턴스 제어기가 강인하게 대처함으로서 제어모터가 원하는 위치나 속도로 제어되는 것을 실험결과를 통하여 확인한다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제2권4호
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• pp.264-269
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• 1996

본 논문에서는 디스트리뷰션 인테그랄 서브매니폴드에 의하여 표현되는 마찰이 없는 면을 따라 강체 로봇 매니퓰레이터의 모션 제어에 대한 새로운 힘.위치 제어법칙은 힘/위치가 제어되는 방향으로 투영된 앤드 이팩트의 비선형 항을 정확하게 상쇄하도록 설계하였으며, 미분기하학을 이용하여 스무스 디스트리뷰션의 인테그랄 서브매니폴드 상에서의 새로운 모션 방정식을 제안하고 제안된 힘/위치 제어법칙에 대한 타당성을 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 검증한다.

• 한국해양공학회지
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• 제9권1호
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• pp.73-82
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• 1995

이 논문에서는 고차수 동력학적 표적모형을 이용하여 간단하고 우수한 성능을 지니는 위치와 힘의 추적제어법을 제안하였다. 이 표적모형은 위치오차와 힘오차의 상관관계를 자유운동을 위한 임피던스와 힘오차의 보상기로 모형화한다. 이들의 특성중, 적절한 보상기 설계에 의하여 위치입력과 힘입력 추적제어, 천이응담을 줄이기 위한 위치입력과 힘입력의 동시사용 및 매니퓰레이터의 접촉시에 부드러운 접촉을 위한 동특성의 연속성 유지 보상기 설계에 대하여 고찰하였다. 또한 접촉환경이 불규칙한 기하구조를 갖는 경우에,위치교란중 힘의 추적제어를 모의실험으로 보였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제3권1호
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• pp.61-66
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• 1997

로보트 매니퓰레이터가 일정한 접촉 힘을 유지하며 공작물의 표면을 따라가게 하는 작업은 많은 자동화 생산공정에서 유용하게 이용될 수 있다. 일반적인 위치제어용 산업용 로보트를 이러한 공정에 사용하기 위해서는 접촉힘이 계측되어 로보트의 제어에 이용되어야만 한다. 이 연구는 accommodation force control 방식으로 산업용 로보트를 제어하여 edge-following에 응용하도록하며, 접촉 힘의 계측에는 wrist force sensor를 사용한다. 이 시스템의 궤도추적속도와 force regulation 등이 예견제어에 의해 향상될 수 있다. 예견제어에 의해 설계된 전체 제어 시스템은 feedback 제어기와 feedforward 예견제어기로 구성된다. 여기서, 시스템의 안정성은 feedback 제어기에 의해서 결정되며, 예견제어기는 시스템에 미치는 외란을 통제하는 것을 주 기능으로 한다. 일반적으로 선형제어 방식을 채택한 경우와 예견제어를 이용한 edge-following을 실험을 통해 비교함으로써, 예견제어의 효용성을 확인한다.

• 한국정밀공학회지
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• 제17권3호
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• pp.76-82
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• 2000

본 논문에서는 환경에 구속 받는 유연 매니퓨레이터의 힘/위치에 대하여 논하고자 한다. 일반적으로, 유연 매니퓨레이터의 모델링 방법은 분포 정수 모델과 집중 정수 모델로 분류할 수 있다. 전자인 분포 정수 모델을 이용해서는 평면 1 링크, 2 링크를 대상으로 한 위치/힘 제어는 가능하나, 운동 방정식의 복잡성으로 인하여 실시간에서 다 링크 다 관절 유연 매니퓨레이터의 힘/위치를 제어하기는 어렵게 여겨져 왔다. 본 논문에서는 집중 정수 모델링 방법인 집중 스프링 질량 모델(Lumped Spring Mass Model)을 이용하여 환경에 구속받는 유연 매니퓨레이터의 운동 방정식을 산출했다 이 모델을 실험기인 유연 매니퓨레이터 ADAM(Aerospace Dual Arm Manipulators)에 적용하여 실시간 위치/힘 제어 실험을 행하였으며, MATLAB를 이용하여 해석했다. 또한, ADAMS$^{TM}$ FEM를 이용하여 분포 정수 모델을 도출하여, 해석하였으며, 이 결과와 집중 정수 모델을 이용한 MATLAB 해석의 결과, 그리고 실험 결과를 비교 분석하여 본 논문에서 제안한 구속받는 유연 매니퓨레이터의 집중 정수 모델 타당성을 입증시켰다.

• 동력기계공학회지
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• 제16권3호
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• pp.57-63
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• 2012

본 논문은 작업공간상에서 로봇 운동과 힘의 통합제어를 구현할 수 있는 플랫폼의 구현에 초점을 두고 있다. 조립 또는 디버링 같은 접촉작업에서의 매니플레이터 효율성 제고나 친 인간 환경에서의 휴머노이드 로봇의 안정성을 위해서는 종래의 PID 제어나 관절공간상에서의 CTM(Computed Torque Method) 제어보다는 작업공간상에서의 운동과 힘의 통합제어를 실시해야 한다. 이것을 위해서는 작업공간상에서의 엔드이펙트(end-effector, E-E)에 대한 동역학식과 자코비안(jacobian)을 도출해야 하며 이를 위해서는 각종 동적파라미터의 정확한 동정이 중요하다. 본 논문에서는 3D CAD 모델링, MATLAB, 동역학 시뮬레이터를 활용하여 로봇 모델링, 동역학식과 동적 파라미터 추출, 운동과 힘의 실시간 통합제어 시뮬레이션등을 쉽고 일관되게 진행할 수 있는 플랫폼을 구현하였고 적용예로써 JS-10로봇을 택해서 그 효용성을 입증하였다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.388-397
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• 2009

로봇 매니퓰레이터를 이용한 대부분의 작업은 환경과의 상호작용을 요구하며, 위치제어, 충돌제어 그리고 힘제어로 구성된다. 위치제어는 환경에 도착하는 방법을 의미하고, 환경에 접촉하는 순간은 충돌제어 문제를 야기하며, 힘제어는 환경과의 충돌후에 원하는 힘궤적을 유지하는 것이다. 이러한 세 가지 제어문제는 순차적으로 발생하므로, 각각의 제어 알고리즘은 독립적으로 개발되어야 한다. 특히 여자유도 매니퓰레이터에서 이러한 세 가지 제어문제는 독립된 중요한 연구 주제이다. 예를 들어, 관절 토크 최소화와 충격힘 최소화는 여자유도 매니퓰레이터의 대표적인 연구주제이다. 본 논문에서는 단일 작업을 통하여 세 가지 제어문제를 구성하였다. 위치제어는 각 관절의 토크와 토크변화 그리고 충돌 시의 충돌힘 최소화를 위하여 개발되었다. 따라서 충돌제어의 초기조건은 이전의 위치제어 알고리즘으로부터 최적화 되고, 그러한 제어 전략은 충돌제어의 결과를 개선시킨다. 유사하게, 힘제어 문제의 초기조건은 이전의 위치제어와 충돌제어로부터 간접적으로 최적화된다. 힘제어 알고리즘은 각 관절 토크와 힘외란 최소화시키는 개념을 사용하였다. 모의실험 결과는 제안된 알고리즘의 타당성을 보여준다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 합동 추계학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.118-121
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• 2002

본 논문에서는 힘을 측정하여 도립진자를 제어하는 방법을 제안하였다 기존의 각도를 측정하여 도립진자를 0도로 보내는 Set Point Control보다 힘을 제어하여 도립진자를 수직한 영역(Boundary Control)으로 보내는 제어를 하면 제어입력이 감소하고, 외란과 자중이 평형이 되는 위치에서 제어입력은 0이 됨을 보였다.