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힘 반향 조이스틱을 이용한 햅틱 인터페이스

A Haptic Interface Using a Force-Feedback Joystick

제어·자동화·시스템공학 논문지 = Journal of control, automation and systems engineering, v.13 no.12, 2007년, pp.1207 - 1212  

고애경 (부산대학교 전자전기통신공학부 컴퓨터및정보통신연구소) ,  김홍철 (부산대학교 전자전기통신공학부 컴퓨터및정보통신연구소) ,  이장명 (부산대학교 전자전기통신공학부 컴퓨터및정보통신연구소) ,  최준영 (부산대학교 전자전기통신공학부 컴퓨터및정보통신연구소)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

We propose a haptic interface algorithm for joystick operators working in remote control systems of unmanned vehicles. The haptic interface algorithm is implemented using a force-feedback joystick, which is equipped with low price DC motors without encoders. Generating specific amounts of forces on ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 원격작업의 효율성을 위해 사용이 증가되고 있는 조이스틱의 햅틱 인터페이스 알고리즘을 구현하였다. 실시간으로 전송되는 원격 차량과 장애물과의 거리 정보를 5단계로 구분하여 이에 따른 반향 힘을 원격 차량과 장애물 사이의 거리에 반비례하도록 5단계로 구현하였다.
  • 본 연구에서는 정확한 원점 제어를 위하여 시스템의 안전성과 성능을 증가시키는 비례미분.제어 기법을 이용하였다.
  • 제어 기법을 이용하였다. 비례미분 제어가 단순한 비례 제어 보다 얼마나 성능이 우수한가를 보이기 위하여 두 가지 실험을 수행하였다. 본 실험에서는 위치 오류 비례 상수는 kp =1.
  • 있다[8, 9]. 조이스틱을 이용한 원격 차량의 운전에 있어서 더욱 안전하고 정밀한 제어를 위해서는 운전자가 원격지의 원격 차량이 장애물과 얼마나 떨어져 있는지를 실시간으로 알 수 있어야 하므로 본 연구에서는 응답이 느린 브레이크보다 응답 성능이 우수한 모터를 이용하여 햅틱 징치를 구현한다. 한편 조이스틱의 위치는 홀 센서에서 측정이 되므로 인코더가 없는 저가형 DC모터를 사용한다.
  • 따라서 본 연구에서는 다음과 같은 두 가지 목적을 동시에 달성하는 알고리즘을 제안한다. 번째 목적은 원격 차량과 장애물의 거리 정보를 운전자에게 전달하기 위한 반향 힘을 조이스틱 봉에 재현하는 것이며 두 번째 목적은 조이스틱 봉이 원점에 위치할 수 있도록 제어하는 것이다.

가설 설정

  • 발생된다. 모터의 토크는 전류에 비례하므로 정확한 힘을 제어하기 위해서는 모터 전류를 제어해야 하지만 본 연구에서는 모터 전압과 발생 토크가 비례한다고 가정한다.
  • 실험에서는 원격지에 있는 원격 차량과 장애물 사이의 거리 정보와 장애물의 방향 정보가 조이스틱 제어기에 주기적으로 전송된다고 가정하였다. 조이스틱을 이용한 원격 차량의 이동 중 조이스틱을 장애물이 있는 방향으로 조작하면 이동 차량은 장애물과의 거리를 실시간으로 제어기로 전송한다.
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참고문헌 (9)

  1. 김민철, '햄틱 인터페이스의 현재와 미래,' 주간기술동향 통권 1204호, pp. 28-36, 2005 

  2. S. Weinstein, 'Intensive andd extensive aspect of tactile sensitivity as a function of body part, sex, and laterality,' The Skin Sense(Editor : D.R.Kenshalo), pp. 195-218, Springfield, 1968 

  3. 진태석, 임재남, 이장명, '인터넷 환경에서 힘반영을 이용한 이동로봇의 원격제어,' 제어 . 자동화 . 시스템공학회논문지, 제 9권 제 8 호, pp. 585-591, 2003 

  4. 윤인복, 채영호, '힘 반향을 이용한 속도타원 가상환경 네비게이션 알고리즘 개발,' 한국CAD/CAM 학회논문집, 제 9 권 제 4 호, pp. 277-285, 2004 

  5. 이응혁, 권오상, 김병수, 민흥기, 장원석, 홍승홍, '힘 반향 조이스틱을 이용한 재활보조용 이동 로봇의 제어 기법,' 의공학회지, 제 18 권 제 4 호 pp. 447-456, 1997 

  6. 김홍철, 강대훈, 이장명, '원격작업의 효율성 향상을 위한 단일 홀센서 비접촉식 전자 조이스틱,' 제어 . 자동화 . 시스템공학회논문지, 제 12 권 제 4 호, pp. 358-363, 2006 

  7. 서세욱, 유봉수, 조중선, '이동로봇의 원격제어를 위한 힘 반향 조이스틱의 개발,' 퍼지및지능시스템학회논문지, 제 13 권 제 1 호, pp.51-56, 2003 

  8. J. E. Colgate, P. E. Grating, M. C. Stanley, and G. Schenkel, 'Implementation of stiff virtual walls in force-reflecting interfaces,' IEEE Virtual Reality Annual International Symposium, pp. 202-208, 1993 

  9. C. H. Cho, M. S. Kim, and J. B. Song, 'Performance analysis of a 2-link haptic device with electric brakes,' Proc. of the IEEE Int. Symp. on Haptic Interface and Tele-operator System, Los Angeles, pp. 47-53, 2003 

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