• 동력기계공학회지
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• 제15권2호
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• pp.19-24
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• 2011

In this study, a control method of MR(magneto-rheological) damper for a cruise bus is investigated. A virtual dynamic damper and a sky-hook algorithm are employed to control the damping characteristics of MR damper. Coefficients for a virtual dynamic damper are determined through the parameter identification. A quarter car model of a cruise bus is established by using ADAMS/Car program for the computer simulation. Sine wave excitation and random excitation are used to compare the controlled MR damper with the passive damper. From the simulation results, the performance of MR damper with a virtual dynamic damper is better than that of the passive damper.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.396-401
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• 2019

가상환경 속 가상 강체는 가상 스프링과 가상 댐퍼의 병렬구조로 모델링되며 가상 강체의 현실감을 증강시키기 위해서는 가상 모델로부터의 반력을 안정적으로 최대한 크게 제시해야 한다. 따라서 햅틱 인터페이스의 안정성을 유지시킬 수 있는 가상 스프링과 가상 댐퍼의 영역을 분석하여 가상 강체모델을 선정하는 것이 중요하다. 기존에는 영차홀드를 이용하는 시스템에 대해 안정성 영역이 분석되었으나, 본 논문에서는 일차홀드 방식과 가상 댐퍼를 이용하는 햅틱 시스템에 대한 안정성 영역을 분석한다. 안정적인 가상 댐퍼 영역의 경계값은 샘플링 주기와 반비례 관계를 가지며, 안정적인 가상 스프링 영역의 최대값은 샘플링 주기의 제곱에 반비례 관계를 갖는다. 그리고 그 최대값은 일차홀드 방식을 이용하여 기존의 영차홀드의 경우보다 약 110% 향상시킬 수 있다. 가상 댐퍼의 크기가, 일차홀드 방식에서의 안정적인 가상댐퍼 경계값의 약 50% 보다 작다면, 일차홀드를 이용함으로써 기존의 영차홀드의 경우보다 안정적인 가상 스프링의 영역을 수 배 더 크게 할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.649-654
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• 2019

가상 환경과의 안정적인 상호작용은 사용자의 안전을 위해서 뿐만 아니라 사용자의 몰입감 향상을 위해서도 반드시 필요하다. 특히 현실감 높은 가상 강체 모델을 구현하기 위해서는 가상 강체 모델인 가상 스프링 상수를 가능한 크게 설계해야 한다. 그러나 가상 스프링 상수를 크게 하면 시스템이 불안정해지므로, 가상 스프링 상수의 크기에는 제한이 있다. 단일샘플링 주기를 이용하는 기존 방법보다 가상 스프링의 안정성 영역을 크게 하기 위해서 제안된 방법이 고주파 영차홀드를 포함한 햅틱 시스템 모델이다. 본 논문에서는 고주파 영차홀드의 샘플링 주기, 햅틱 장치의 물리적 댐퍼 크기와 안정적인 가상 스프링 최댓값과의 관계를 시뮬레이션을 통해 분석한다. 물리적 댐퍼 크기가 커질수록, 고주파 영차홀드의 샘플링 주기가 짧아질수록 가상 스프링의 안정성 영역은 커진다. 그리고 제시된 방법에서 비율 N이 40보다 커지면 물리적 댐퍼크기에 따라 안정성 영역을 기존 방법보다 약 3배~8배 더 크게 만들 수 있다. 따라서 본 방법이 가상환경 속 사용자의 현실감 향상에 도움이 될 것이다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제5권1호
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• pp.105-114
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• 1999

By using the conceptual impedance and the elasticity of a serial chain of spring-damper system, a real-time collision-free trajectory generation algorithm is proposed. The reference points on a trajectory connected by the spring-damper system have a mechanism for self-Position adjustment to avoid a collision by the impedance, and the local adjustment of each reference point is propagated through the elasticity to a real robot at the end of the spring-damper system. As a result, the overall trajectory consisting of the reference points becomes free of collision with environmental obstacles and efficient having the shortest distance as possible. In this process, the reference points connected by the spring-damper system take role of virtual robot as global guidance for a real robot, and a cooperative optimization is carried out by the system of virtual robots. A control algorithm is proposed to implement the impedance for a car-like mobile robot.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제37권1호
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• pp.79-93
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• 2011

A simple mechanical model is proposed to demonstrate qualitatively the pancake progressive collapse of multi-storey structures. The impact between two collapsed storeys is simulated using a simple algorithm that builds on virtual mass-spring-damper system. To analyze various collapse modes, columns and beams are considered separately. Parametric studies show that the process of progressive collapse involves a large number of complex mechanisms. However, the proposed model provides a simple numerical tool to assess the overall behavior of collapse arising from a few initiating causes. Unique features, such as beam-to-beam connection failure criterion, and beam-to-column connection failure criterion are incorporated into the program. Besides, the criterion of local failure of structural members can also be easily incorporated into the proposed model.

• 융복합기술연구소 논문집
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• 제4권2호
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• pp.17-21
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• 2014

This paper presents the effects of the time delay on the stability of the haptic system that includes a virtual wall and a first-order-hold method. The model of a haptic system includes a haptic device model with a mass and a damper, a virtual wall model, a first-order-hold model and a time delay model. In this paper, the time delay is considered as the computational time delay that is assumed to be as much as the sampling time. As the time delay increases, the maximal available stiffness of a virtual wall model is reduced reversely. The relation among the time delay and the maximum available stiffness, the mass and the damper of the haptic device are analyzed using the MATLAB simulation.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.389-394
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• 2014

This paper presents the effect of a reflective force computed from a first-order-hold method on the stability of a haptic system. A haptic system is composed of a haptic device with a mass and a damper, a virtual spring, a sampler and a sample-and-hold. The boundary condition of the maximum virtual stiffness is analytically derived by using the Routh-Hurwitz criterion and the condition shows that the maximum virtual stiffness is proportional to the square root of the mass and the damper of a haptic device and also is inversely proportional to the sampling time to the power of three over two. The effectiveness of the derived condition is evaluated by the simulation. When the reflective forces are computed by using the first-order-hold method, the maximum available stiffness to guarantee the stability is increased several hundred times as large as when the zero-order-hold method is applied.

• 센서학회지
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• 제31권4호
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• pp.260-265
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• 2022

In this study, we establish hyper-elastic haptic feedback in a virtual environment using finite element analysis techniques and develop a Force Torque (FT) sensor utilization method for application in tele-operation environments. In general, regarding haptic feedback data, in a tele-operation environment, the user is provided with feedback according to the measured force data when the model is inserted through an FT sensor. Conversely, in a virtual environment, the press-fitting model can be expressed through the spring-damper system rather than an FT sensor to provide feedback. However, unlike rigid and the elastic bodies, the hyper-elastic body represented by a spring-damper system in a virtual environment is a simple impedance model using stiffness and damping coefficients; it is limited in terms of providing actual feedback. Thus, in this study, haptic feedback was implemented using the data obtained from POD-RBF analysis results during hyper-elastic press-fitting experiments. The haptic feedback mechanism developed in this study was verified by comparing the FT sensor feedback data measured and calculated through hyper-elastic press-fitting experiments with spring-damper feedback data. Subsequently, the POD-RBF analysis feedback was compared and evaluated against the feedback mechanism of each environment through the test subject, and the similarities between the POD-RBF analysis feedback and FT sensor data feedback were verified.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권11호
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• pp.5338-5343
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• 2013

햅틱 시스템에서 가상 벽의 스프링상수 (Kw)가 크면 클수록 사용자는 실제 벽처럼 느끼지만 햅틱 시스템은 그만큼 불안정해진다. 그래서 시스템의 안정성을 유지하면서 가상 벽에 대한 사용자 몰입감을 향상시키기 위해서 일차 홀드 방식을 이용한 방법을 제시하고자 한다. 특히 가상 벽 (virtual wall)로 구성된 가상 환경과 상호 작용할 때 일차홀드 (FOH) 방식을 이용하는 경우 햅틱 장치의 물성치인 질량 (Md)과 댐핑 상수 (Bd)가 시스템의 안정성에 미치는 영향을 분석한다. 시뮬레이션을 통해 시스템의 안정성을 유지하는 가상 벽의 스프링 상수 (Kw)가 햅틱 장치의 질량 (Md)과 댐핑 상수 (Bd)의 제곱근에 비례한다는 것을 보이고, 이를 통해 기존의 영차홀드 (ZOH) 방식보다 큰 가상 스프링의 구현이 가능함을 보인다. 따라서 사용자의 몰입감 높은 햅틱 시스템 구현이 가능함을 보인다. 그리고 시뮬레이션 결과분석을 통해 시스템 안정성을 보장하는 가상 스프링 상수 (Kw)의 범위를 샘플링 주기 (T), 햅틱 장치의 질량 (Md), 댐핑 상수 (Bd)의 관계로 유도한 결과가 $K_w{\leq}{1.611M_d}^{0.50}{B_d}^{0.50}T^{-1.51}$ 임을 보인다. 이 때 시뮬레이션 결과와의 상대 오차가 평균 0.53%로 매우 작다.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.99-109
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• 2015

This study proposes a new approach to analyze the impedance and the elasticity of a serial chain of spring-damper system, areal-time collision-free trajectory generation algorithm is proposed. The reference points on a trajectory connected by the spring-damper system have a mechanism for self-position adjustment to solve a collision problem by the impedance, and the local adjustment of each reference point is propagated through the elasticity to a real robot at the end of the spring-damper system. As a result, the overall trajectory consisting of the reference points becomes free of collision with environmental obstacles and efficient having the shortest distance as possible. In this process,, the reference points connected by the spring-damper system take role of virtual robot as global guidance for a real robot, and a cooperative is carried out by the system of robots. A control technology is proposed to implement for mobile robot.