뱀형 로봇은 자유도보다 액추에이터의 수가 적은 논-홀로노믹 구속조건(non-holonomic constraint)을 가지며, 단순한 신체구조 이지만 초-여유자유도 구속조건(hyper-redundant constraint)을 이용하여 기민한 운동과 다양한 기능을 만들어내는 특징이 있다. 하지만, 이러한 특징적인 기능을 수행하기 위해서는 많은 수의 관절들과 이것을 원활이 제어할 수 있는 기술이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 직렬 2차원 연결구조로 12자유도를 갖는 뱀형 로봇을 설계하여 로봇의 추진원리와 제어알고리즘에 관하여 논의한다이를 위해 뱀의 생물학적특성 및 이동형태, 운동기법들을 조사하고 설계한 로봇과 동일한 구조의 ...
뱀형 로봇은 자유도보다 액추에이터의 수가 적은 논-홀로노믹 구속조건(non-holonomic constraint)을 가지며, 단순한 신체구조 이지만 초-여유자유도 구속조건(hyper-redundant constraint)을 이용하여 기민한 운동과 다양한 기능을 만들어내는 특징이 있다. 하지만, 이러한 특징적인 기능을 수행하기 위해서는 많은 수의 관절들과 이것을 원활이 제어할 수 있는 기술이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 직렬 2차원 연결구조로 12자유도를 갖는 뱀형 로봇을 설계하여 로봇의 추진원리와 제어알고리즘에 관하여 논의한다이를 위해 뱀의 생물학적특성 및 이동형태, 운동기법들을 조사하고 설계한 로봇과 동일한 구조의 모델링을 통하여 운동메커니즘을 수식적으로 표현하였다. 로봇은 기구적으로 수동바퀴가 링크중앙에 위치하여 법선방향으로 마찰력이 발생할 수 있으며, 수동바퀴의 축에 스프링을 부착하여 다소 평탄하지 않는 지형에서도 각각의 링크에 동일한 마찰력을 갖도록 설계하였다. 로봇의 주행은 기본적인 이동형태 중 하나인 측선물결운동을 구현하였으며 제어방법으로는 일반적인 토크 입력을 사용하지 않고 각도 입력을 사용하여 관절을 제어한다. 각도입력 값의 생성은 뱀 모양 곡선 알고리즘을 사용한다. 뱀 로봇의 운동 실험결과 좌우회전 운동은 자연스러운 움직임을 갖는 반면 전진운동은 기존의 6자유도 뱀형 로봇에서 발생하지 않았던 방향제어의 문제점이 발생하였다. 이것은 로봇의 구조상의 유격으로 인한 오차로 오차범위는 약 0.51이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 오차를 내포하는 제어 알고리즘이 필요하다.
뱀형 로봇은 자유도보다 액추에이터의 수가 적은 논-홀로노믹 구속조건(non-holonomic constraint)을 가지며, 단순한 신체구조 이지만 초-여유자유도 구속조건(hyper-redundant constraint)을 이용하여 기민한 운동과 다양한 기능을 만들어내는 특징이 있다. 하지만, 이러한 특징적인 기능을 수행하기 위해서는 많은 수의 관절들과 이것을 원활이 제어할 수 있는 기술이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 직렬 2차원 연결구조로 12자유도를 갖는 뱀형 로봇을 설계하여 로봇의 추진원리와 제어알고리즘에 관하여 논의한다이를 위해 뱀의 생물학적특성 및 이동형태, 운동기법들을 조사하고 설계한 로봇과 동일한 구조의 모델링을 통하여 운동메커니즘을 수식적으로 표현하였다. 로봇은 기구적으로 수동바퀴가 링크중앙에 위치하여 법선방향으로 마찰력이 발생할 수 있으며, 수동바퀴의 축에 스프링을 부착하여 다소 평탄하지 않는 지형에서도 각각의 링크에 동일한 마찰력을 갖도록 설계하였다. 로봇의 주행은 기본적인 이동형태 중 하나인 측선물결운동을 구현하였으며 제어방법으로는 일반적인 토크 입력을 사용하지 않고 각도 입력을 사용하여 관절을 제어한다. 각도입력 값의 생성은 뱀 모양 곡선 알고리즘을 사용한다. 뱀 로봇의 운동 실험결과 좌우회전 운동은 자연스러운 움직임을 갖는 반면 전진운동은 기존의 6자유도 뱀형 로봇에서 발생하지 않았던 방향제어의 문제점이 발생하였다. 이것은 로봇의 구조상의 유격으로 인한 오차로 오차범위는 약 0.51이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 오차를 내포하는 제어 알고리즘이 필요하다.
Snake-like Robot has non-holonomic constraint in which the number of actuator is less than the degree of freedom. This robot has a simple body structure but with hyper-redundant constraint utilizing features that makes it to have a smart locomotion and various function. However, to achieve such diag...
Snake-like Robot has non-holonomic constraint in which the number of actuator is less than the degree of freedom. This robot has a simple body structure but with hyper-redundant constraint utilizing features that makes it to have a smart locomotion and various function. However, to achieve such diagnostic function it requires many joints and smoothly controllable skills. This paper examines about propulsion principle and control algorithm of Snake-like Robot having 12 degree of freedoms and 2-dimension series connection structure design. Some of its property to be investigated are, Snake's biology, locomotion topology and motion technique. Motion mechanism is examined through a model of structure such as the robot plane. Planed robot has its passivity wheel to organize the link at the center because frictional force can happen at the normal direction. It is a good structure that the axis of passivity wheel must have conglutinate spring for each link to have equal frictional force above uneven topography. Basic locomotion form of robot embodied lateral undulatory motion. The control method is not a general torque input but instead used an angle input. Angle valued input uses Serpenoid Curve's algorithm. The experimental motion of the snake robot shows a natural movement in the right and left motion. However, the result of the experimental motion for a 12 degree of freedom snake-like robot happened to have a problem in forward direction movement which does not exist in a 6 degree of freedoms snake-like robot. This problem is due to the program routine error which failed to consider correct characteristic of robot. The error extent is about 0.5~1 degree in movement. Thus, error was generated that affects the robot organization. As a solution, the control algorithm was corrected to resolve the error.
Snake-like Robot has non-holonomic constraint in which the number of actuator is less than the degree of freedom. This robot has a simple body structure but with hyper-redundant constraint utilizing features that makes it to have a smart locomotion and various function. However, to achieve such diagnostic function it requires many joints and smoothly controllable skills. This paper examines about propulsion principle and control algorithm of Snake-like Robot having 12 degree of freedoms and 2-dimension series connection structure design. Some of its property to be investigated are, Snake's biology, locomotion topology and motion technique. Motion mechanism is examined through a model of structure such as the robot plane. Planed robot has its passivity wheel to organize the link at the center because frictional force can happen at the normal direction. It is a good structure that the axis of passivity wheel must have conglutinate spring for each link to have equal frictional force above uneven topography. Basic locomotion form of robot embodied lateral undulatory motion. The control method is not a general torque input but instead used an angle input. Angle valued input uses Serpenoid Curve's algorithm. The experimental motion of the snake robot shows a natural movement in the right and left motion. However, the result of the experimental motion for a 12 degree of freedom snake-like robot happened to have a problem in forward direction movement which does not exist in a 6 degree of freedoms snake-like robot. This problem is due to the program routine error which failed to consider correct characteristic of robot. The error extent is about 0.5~1 degree in movement. Thus, error was generated that affects the robot organization. As a solution, the control algorithm was corrected to resolve the error.
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