본 논문에서는 파지에 적합한 중립자세를 가지는 텐던 기반 부족구동 로봇 핸드를 제안한다. 부족 구동의 경우 파지에 순응하는 특성을 가지고 있어 의수를 포함한 손가락 구동에 많이 사용된다. 하지만 외력이 존재하 지 않는 경우 자세를 특정할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 제안하는 로 봇 손은 폐루프 텐던 구조로 구성되어 있어 구동기는 기저부에 존재하므 로 가벼운 로봇 손을 만들기 적합하고 스프링을 이용한 링크 간 상대각도 를 구속하는 구조를 가지고 있어 외력이 없을 때에도 초기 자세를 특정할 수 있다. 텐던 구조의 로봇 손가락은 동력전달을 와이어 혹은 벨트를 이용하여 구동하기 때문에 설계에 있어 ...
본 논문에서는 파지에 적합한 중립자세를 가지는 텐던 기반 부족구동 로봇 핸드를 제안한다. 부족 구동의 경우 파지에 순응하는 특성을 가지고 있어 의수를 포함한 손가락 구동에 많이 사용된다. 하지만 외력이 존재하 지 않는 경우 자세를 특정할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 제안하는 로 봇 손은 폐루프 텐던 구조로 구성되어 있어 구동기는 기저부에 존재하므 로 가벼운 로봇 손을 만들기 적합하고 스프링을 이용한 링크 간 상대각도 를 구속하는 구조를 가지고 있어 외력이 없을 때에도 초기 자세를 특정할 수 있다. 텐던 구조의 로봇 손가락은 동력전달을 와이어 혹은 벨트를 이용하여 구동하기 때문에 설계에 있어 풀리의 크기와 배치를 고려하면 하나의 구 동기만을 이용해 각 관절에 일정한 회전력의 비율로 구동기의 회전력을 분배할 수 있다. 부족 구동의 경우 수동적으로 동작하는 자유도를 직접적 으로 제어할 수 없지만 외력에 따라 손가락의 링크가 순응하게 되며 이를 파지의 경우로 한정하여 분석하면 구동기보다 높은 자유도를 가지게 된 다. 하지만 외력이 가해지지 않는 경우 이는 각각의 손가락 관절과 링크 의 위치를 특정 할 텐던의 개수가 부족하므로 특정한 텐던의 길이에 대한 손가락의 자세를 알 수 없다. 본 논문에서는 이와 같이 자세를 특정할 수 없는 상태를 스프링을 이용하여 3개의 연속적인 링크를 구속한다. 이를 통해 특정한 텐던 길이에서의 자세는 스프링의 탄성력이 존재하지 않는 자세로 결정된다. 스프링의 배치와 조합을 통해 가질 수 있는 초기자세를 파지에 용이한 각도비를 가지도록 설정한다. 텐던 구조와 풀리에 의한 회 전력의 특성을 분석하고, 스프링을 이용한 구속에 대해 회전력 중심으로 분석한다. 파지 특성을 확인하기 위해 캐패시터를 이용한 센서를 제작하여 정적 평형상태에서의 파지를 분석한다. 원형 물체를 파지하는 경우에 대해 제 안된 구조가 가지는 특성을 분석하고 각 손가락의 링크와 물체 간 접촉에 의해 발생한 외력에 대해 시뮬레이션 값과 센서를 이용한 측정값을 비교 한다.
본 논문에서는 파지에 적합한 중립자세를 가지는 텐던 기반 부족구동 로봇 핸드를 제안한다. 부족 구동의 경우 파지에 순응하는 특성을 가지고 있어 의수를 포함한 손가락 구동에 많이 사용된다. 하지만 외력이 존재하 지 않는 경우 자세를 특정할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 제안하는 로 봇 손은 폐루프 텐던 구조로 구성되어 있어 구동기는 기저부에 존재하므 로 가벼운 로봇 손을 만들기 적합하고 스프링을 이용한 링크 간 상대각도 를 구속하는 구조를 가지고 있어 외력이 없을 때에도 초기 자세를 특정할 수 있다. 텐던 구조의 로봇 손가락은 동력전달을 와이어 혹은 벨트를 이용하여 구동하기 때문에 설계에 있어 풀리의 크기와 배치를 고려하면 하나의 구 동기만을 이용해 각 관절에 일정한 회전력의 비율로 구동기의 회전력을 분배할 수 있다. 부족 구동의 경우 수동적으로 동작하는 자유도를 직접적 으로 제어할 수 없지만 외력에 따라 손가락의 링크가 순응하게 되며 이를 파지의 경우로 한정하여 분석하면 구동기보다 높은 자유도를 가지게 된 다. 하지만 외력이 가해지지 않는 경우 이는 각각의 손가락 관절과 링크 의 위치를 특정 할 텐던의 개수가 부족하므로 특정한 텐던의 길이에 대한 손가락의 자세를 알 수 없다. 본 논문에서는 이와 같이 자세를 특정할 수 없는 상태를 스프링을 이용하여 3개의 연속적인 링크를 구속한다. 이를 통해 특정한 텐던 길이에서의 자세는 스프링의 탄성력이 존재하지 않는 자세로 결정된다. 스프링의 배치와 조합을 통해 가질 수 있는 초기자세를 파지에 용이한 각도비를 가지도록 설정한다. 텐던 구조와 풀리에 의한 회 전력의 특성을 분석하고, 스프링을 이용한 구속에 대해 회전력 중심으로 분석한다. 파지 특성을 확인하기 위해 캐패시터를 이용한 센서를 제작하여 정적 평형상태에서의 파지를 분석한다. 원형 물체를 파지하는 경우에 대해 제 안된 구조가 가지는 특성을 분석하고 각 손가락의 링크와 물체 간 접촉에 의해 발생한 외력에 대해 시뮬레이션 값과 센서를 이용한 측정값을 비교 한다.
In this paper, a tendon-driven under-actuated robotic hand having neutral posture for efficient grasping is presented. Usually, under-actuated robotic hand are suitable for driving the finger including artificial hand because of its has the ability of adapt to grasping. However, if t...
In this paper, a tendon-driven under-actuated robotic hand having neutral posture for efficient grasping is presented. Usually, under-actuated robotic hand are suitable for driving the finger including artificial hand because of its has the ability of adapt to grasping. However, if there is no external force, the posture can not be determined. The proposed robotic hand consists of closed-loop tendon drive system in which an actuator is placed on the base link. This system is suitable for light-weight robotic hand. It also has a structures that restrain the relative angle between links using the s-shaped spring, so that the neutral posture can be specified even when there is no external force. The power transmission based on tendon-driven is driven by a wire or a belt, considering the size and arrangement of the pulleys in designing, it is possible to distribute the torque of the actuator to the respective joints at a constant ratio of the torque using only one actuator. In the case of under-actuated system, the degree of freedom of passive operation can not be directly controlled, but the link of the finger is adapted according to the external force. When the analysis is limited to the case of the gripping, the degree of freedom is higher than that of the actuator. However, in the case where no external force is applied, the number of tendons to specify the position of each finger joint and the link is insufficient, so that the posture of the finger with respect to the length of the specific tendon can not be known. The proposed robotic hand restraints three consecutive links that cannot determine posture using s-shaped spring. So, the posture of the finger at a specific length of the tendon is determined to be an attitude in which the elastic force of the spring does not exist. The initial posture that can be obtained through arrangement and combination of the s-shaped spring is set so as to have the neutral posture for efficient grasping. The tension structure and the characteristics of the torque by the pulley are analyzed, and the torque is analyzed about the restraint by the s-shaped spring. To confirm the grasping characteristics, the sensor using a capacitor is fabricated to analyze the grip in the static equilibrium state. In the case of grasping a circular object, the characteristics of the proposed structure are analyzed and the simulated value and the measured value using the sensor with respect to the external force generated by the contact between the link and the object of each finger are compared.
In this paper, a tendon-driven under-actuated robotic hand having neutral posture for efficient grasping is presented. Usually, under-actuated robotic hand are suitable for driving the finger including artificial hand because of its has the ability of adapt to grasping. However, if there is no external force, the posture can not be determined. The proposed robotic hand consists of closed-loop tendon drive system in which an actuator is placed on the base link. This system is suitable for light-weight robotic hand. It also has a structures that restrain the relative angle between links using the s-shaped spring, so that the neutral posture can be specified even when there is no external force. The power transmission based on tendon-driven is driven by a wire or a belt, considering the size and arrangement of the pulleys in designing, it is possible to distribute the torque of the actuator to the respective joints at a constant ratio of the torque using only one actuator. In the case of under-actuated system, the degree of freedom of passive operation can not be directly controlled, but the link of the finger is adapted according to the external force. When the analysis is limited to the case of the gripping, the degree of freedom is higher than that of the actuator. However, in the case where no external force is applied, the number of tendons to specify the position of each finger joint and the link is insufficient, so that the posture of the finger with respect to the length of the specific tendon can not be known. The proposed robotic hand restraints three consecutive links that cannot determine posture using s-shaped spring. So, the posture of the finger at a specific length of the tendon is determined to be an attitude in which the elastic force of the spring does not exist. The initial posture that can be obtained through arrangement and combination of the s-shaped spring is set so as to have the neutral posture for efficient grasping. The tension structure and the characteristics of the torque by the pulley are analyzed, and the torque is analyzed about the restraint by the s-shaped spring. To confirm the grasping characteristics, the sensor using a capacitor is fabricated to analyze the grip in the static equilibrium state. In the case of grasping a circular object, the characteristics of the proposed structure are analyzed and the simulated value and the measured value using the sensor with respect to the external force generated by the contact between the link and the object of each finger are compared.
주제어
#로봇 손 부족 구동 텐던 구조 Robotic Hand Under-actuated Tendon-driven
학위논문 정보
저자
김종인
학위수여기관
한국기술교육대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
전기전자통신공학과 전자공학전공
지도교수
김용재
발행연도
2018
총페이지
70
키워드
로봇 손 부족 구동 텐던 구조 Robotic Hand Under-actuated Tendon-driven
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