과거의 산업용 로봇과는 다르게 최근의 로봇은 직접적으로 인간과 접촉하기 때문에 인간과 로봇간의 안전성이 중요한 문제로 부각되고 있다. 로봇의 팔을 인간의 팔처럼 유연하게 설계하여서 안전성을 해결하는 방법이 많이 연구되고 있다. 일반적으로 로봇 팔에 컴플라이언스를 부여하기 위해서는 능동적인 방법과 수동적인 방법 두 가지가 있다. 능동적인 방법은 로봇에 장착된 힘/토크 센서의 피드백 신호를 제어기에서 감지하여 외부에서 작용된 힘이나 충격에 대해 적합한 대처를 하는 것이다. 수동적인 방법은 로봇의 기계 메커니즘만으로 안전성을 구현 하는 것이다. 능동적인 방법은 센서를 사용하고 피드백 신호에 의한 제어를 하기 때문에 안전성을 구현하는데 한계를 지니고 있다. 그러나 수동적인 방법은 기계 메커니즘 자체에서 충격을 흡수하기 때문에 반응 속도가 빠르고 오작동의 위험이 적다. 본 연구에서 4절 링크의 전달각과 스프링 그리고 분할식 ...
과거의 산업용 로봇과는 다르게 최근의 로봇은 직접적으로 인간과 접촉하기 때문에 인간과 로봇간의 안전성이 중요한 문제로 부각되고 있다. 로봇의 팔을 인간의 팔처럼 유연하게 설계하여서 안전성을 해결하는 방법이 많이 연구되고 있다. 일반적으로 로봇 팔에 컴플라이언스를 부여하기 위해서는 능동적인 방법과 수동적인 방법 두 가지가 있다. 능동적인 방법은 로봇에 장착된 힘/토크 센서의 피드백 신호를 제어기에서 감지하여 외부에서 작용된 힘이나 충격에 대해 적합한 대처를 하는 것이다. 수동적인 방법은 로봇의 기계 메커니즘만으로 안전성을 구현 하는 것이다. 능동적인 방법은 센서를 사용하고 피드백 신호에 의한 제어를 하기 때문에 안전성을 구현하는데 한계를 지니고 있다. 그러나 수동적인 방법은 기계 메커니즘 자체에서 충격을 흡수하기 때문에 반응 속도가 빠르고 오작동의 위험이 적다. 본 연구에서 4절 링크의 전달각과 스프링 그리고 분할식 모듈을 이용하여 수동 컴플라이언스 기구를 개발하였다. 전달각과 스프링이 조합된 구조는 외부에서 충격이 가해질 때, 특정 힘 이하에서는 강한 강성을 유지하지만 그 힘 이상에서는 낮은 강성을 갖는다. 즉, 로봇의 팔에 임계 충격력 이상의 힘이 가해질 때에만 기구가 작동을 하여 안전성을 구현한다. 평상시에 모듈은 줄에 의하여 단일 링크처럼 작동하지만 외력이 가해지면 분리되어 충격력을 흡수한다. 안전기구를 로봇팔에 적용하면 로봇의 오작동으로 발생할 수 있는 치명적인 위험을 줄일 수 있다. 그리고 기존의 안전기구를 적용한 로봇보다 높은 작업 효율을 얻을 수 있다.
과거의 산업용 로봇과는 다르게 최근의 로봇은 직접적으로 인간과 접촉하기 때문에 인간과 로봇간의 안전성이 중요한 문제로 부각되고 있다. 로봇의 팔을 인간의 팔처럼 유연하게 설계하여서 안전성을 해결하는 방법이 많이 연구되고 있다. 일반적으로 로봇 팔에 컴플라이언스를 부여하기 위해서는 능동적인 방법과 수동적인 방법 두 가지가 있다. 능동적인 방법은 로봇에 장착된 힘/토크 센서의 피드백 신호를 제어기에서 감지하여 외부에서 작용된 힘이나 충격에 대해 적합한 대처를 하는 것이다. 수동적인 방법은 로봇의 기계 메커니즘만으로 안전성을 구현 하는 것이다. 능동적인 방법은 센서를 사용하고 피드백 신호에 의한 제어를 하기 때문에 안전성을 구현하는데 한계를 지니고 있다. 그러나 수동적인 방법은 기계 메커니즘 자체에서 충격을 흡수하기 때문에 반응 속도가 빠르고 오작동의 위험이 적다. 본 연구에서 4절 링크의 전달각과 스프링 그리고 분할식 모듈을 이용하여 수동 컴플라이언스 기구를 개발하였다. 전달각과 스프링이 조합된 구조는 외부에서 충격이 가해질 때, 특정 힘 이하에서는 강한 강성을 유지하지만 그 힘 이상에서는 낮은 강성을 갖는다. 즉, 로봇의 팔에 임계 충격력 이상의 힘이 가해질 때에만 기구가 작동을 하여 안전성을 구현한다. 평상시에 모듈은 줄에 의하여 단일 링크처럼 작동하지만 외력이 가해지면 분리되어 충격력을 흡수한다. 안전기구를 로봇팔에 적용하면 로봇의 오작동으로 발생할 수 있는 치명적인 위험을 줄일 수 있다. 그리고 기존의 안전기구를 적용한 로봇보다 높은 작업 효율을 얻을 수 있다.
Unlike industrial manipulators, the manipulators mounted on service robots are interacting with humans in various aspects. Therefore, safety has been one of the most important design issues. Many compliant robot arms have been introduced for safety. It is known that passive compliance method has fas...
Unlike industrial manipulators, the manipulators mounted on service robots are interacting with humans in various aspects. Therefore, safety has been one of the most important design issues. Many compliant robot arms have been introduced for safety. It is known that passive compliance method has faster response and higher reliability than active ones. Because the active compliance methods use information from sensors, the performances and safety are limited by the responses of the servo systems, the non-linear characteristics of the sensors and dynamics of the manipulator. In this paper, a new safety mechanism based on passive compliance is proposed. A 4-bar linkage, a spring, a wire and shock absorbing modules are incorporated into this safety mechanism. When the external force applied to the robot arm exceeds the prescribed threshold, the safety mechanism is deformed so that its compliance sharply increases, and thus the shock is absorbed. This deformed mechanism returns to its original shape when the load is removed. However, when the force is below the threshold, the safety mechanism does not deform, thus maintaining its stiffness. This principle of operation is based on the characteristic of the transmission angle of the 4-bar linkage. Validity of this mechanism is verified by simulations and experiments. It is shown that the manipulator using this mechanism provides higher performance and safety than those using other passive compliance mechanisms or active methods.
Unlike industrial manipulators, the manipulators mounted on service robots are interacting with humans in various aspects. Therefore, safety has been one of the most important design issues. Many compliant robot arms have been introduced for safety. It is known that passive compliance method has faster response and higher reliability than active ones. Because the active compliance methods use information from sensors, the performances and safety are limited by the responses of the servo systems, the non-linear characteristics of the sensors and dynamics of the manipulator. In this paper, a new safety mechanism based on passive compliance is proposed. A 4-bar linkage, a spring, a wire and shock absorbing modules are incorporated into this safety mechanism. When the external force applied to the robot arm exceeds the prescribed threshold, the safety mechanism is deformed so that its compliance sharply increases, and thus the shock is absorbed. This deformed mechanism returns to its original shape when the load is removed. However, when the force is below the threshold, the safety mechanism does not deform, thus maintaining its stiffness. This principle of operation is based on the characteristic of the transmission angle of the 4-bar linkage. Validity of this mechanism is verified by simulations and experiments. It is shown that the manipulator using this mechanism provides higher performance and safety than those using other passive compliance mechanisms or active methods.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.