• 로봇학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.301-308
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• 2020

In this paper, we deal with the static modeling of a continuum robot that can perform surgical interventions. The proposed continuum robot is made of stainless steel wires and a multi lumen flexible tube using a thermoplastic elastomer. This continuum robot could be most severely deformed in physical contact with narrow external environments, when a lateral external force acts at the distal tip of the continuum robot. In order to predict the shape and displacement under the lateral external force loading, the forward kinematics, the statics modeling, the force-moment equilibrium equation, and the virtual work-energy method of the continuum robot are described. The deflection displacements were calculated using the virtual work-energy method, and the results were compared with the displacement obtained by the conventional cantilever beam theories. In conclusion, the proposed static modeling and the virtual work-energy method can be used in arrhythmia procedure simulations.

• 로봇학회논문지
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• 제3권4호
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• pp.323-330
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• 2008

This work deals with a 4-DOF flexible continuum robot that employs a spring as its backbone. The mechanism consists of two modules and each module has 2 DOF. The special features of the proposed mechanism are the flexibility and the backdrivability of the whole body by using a spring backbone. Thus, even in the case of collision with human body, this device can ensure safety. The design and the kinematics for this continuum mechanism are introduced. The performance of this continuum mechanism was shown through simulation and experiment.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권3호
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• pp.289-296
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• 2016

본 연구에서는 공압인공근육을 구동부로 가지는 내부형 연속체로봇의 기구학을 제시한다. 연속체로봇 단일마디는 세 개 인공근육의 병렬구조로 구성되며, 각 인공근육은 가해지는 공기압력에 의해서 독립적으로 수축하여 근육의 한쪽이 부착된 기준 마디절에 대해서 근육의 다른쪽이 연결된 원격의 마디절의 공간상 운동이 발생한다. 인공근육의 굽힘형상을 고려하여 원격 마디절 중심에서의 방위와 위치를 예측하는 기구식을 유도하였으며, 단일 마디를 여러 층으로 적층하였을 때 로봇 말단장치에서의 방위와 위치도 변환행렬의 곱으로 제시한다. 그리고 인공근육의 길이/압력 변화에 따른 말단장치에서의 속도를 계산하는 자코비안 행렬을 구동부의 위치배열을 고려하여 유도하였고 실제 실험을 통해서 제시한 기구식의 유효성을 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권4호
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• pp.361-367
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• 2015

논문에서는 인간과의 안전한 접촉이 가능한 내부형 연속체로봇에 대한 설계개념과 로봇 말단장치의 운동특성실험을 제시한다. 인간의 근육과 유사한 상극구동방식으로 작동하는 공압인공근육을 연속체로봇의 백본 및 구동장치로 사용하기 때문에, 외부환경과의 부드러운 접촉과 강한 접촉을 선택적으로 제어할 수 있는 로봇 관절에서의 가변강성이 가능하다. 그러나 내부형 연속체로봇은 백본소재의 굽힘운동을 예측하기 어렵기 때문에 로봇 말단장치에서의 자세를 추정하기 어렵다. 이를 해결하기 위해 3 축 가속도계와 3 축 자이로스코프를 이용한 칼만필터 방법을 제안하고 개발된 내부형 연속체 로봇의 자세추정에 적용하여 실제 실험을 통해서 제안된 방법의 효율성을 검증하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제57권5호
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• pp.809-821
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• 2016

Concentric-tube continuum robots have formed an active field of research in robotics because of their manipulative exquisiteness essential to facilitate delicate surgical procedures. A set of concentric tubes with designed initial curvatures comprises a robot whose workspace can be controlled by relative translations and rotations of the tubes. Kinematic models have been widely used to predict the movement of the robot, but they are incapable of describing its time-dependent hysteretic behaviors accurately particularly when snapping occurs. To overcome this limitation, here we present a finite element modeling approach to investigating the dynamics of concentric-tube continuum robots. In our model, each tube is discretized using MITC shell elements and its transient responses are computed implicitly using the Bathe time integration method. Inter-tube contacts, the key actuation mechanism of this robot, are modeled using the constraint function method with contact damping to capture the hysteresis in robot trajectories. Performance of the proposed method is demonstrated by analyzing three specifications of two-tube robots including the one exhibiting snapping phenomena while the method can be applied to multiple-tube robots as well.

• 비파괴검사학회지
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• 제34권1호
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• pp.60-67
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• 2014

본 연구에서는 사장교의 핵심부재인 케이블 점검을 위한 자동화 검사 시스템을 개발하였다. 강자성체로 이뤄진 연속체 구조물인 케이블의 내외부 검사에 적합한 비파괴검사법으로는 선행연구를 통해 검증된 누설자속탐상법이 적용되었고, 홀센서와 영구자석을 이용하여 다채널의 누설자속 측정용 자기센서헤드를 제작하였다. 또한 케이블 검사의 자동화로 접근성을 높이기 위해 사장교 케이블을 따라 이동할 수 있는 바퀴굴림 방식의 케이블 등반 로봇을 설계 및 제작하였고, 로봇을 다양한 디바이스에서 모니터링 및 제어하기 위한 컨트롤 프로그램을 제작하였다. WLAN 방식의 무선통신기술을 적용하여 원격으로 계측 데이터 전송 및 로봇제어를 가능하게 하였다. 최종적으로 본 연구를 통해 개발된 세부 기술들이 연동된 누설자속탐상법 기반 케이블 이동형 진단 시스템을 이용하여 실제 운용중인 서해대교의 케이블을 대상으로 현장 시험을 수행함으로써 본 시스템의 현장 적용성을 검증해보았다.