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문제 정의
- 본 논문에서는 세 가지 기술 분야 중에서 머신 햅틱스, 좀 더 세부적으로는 햅틱 제어 기술에 관한 최신의 연구 현황에 대해 살펴보고 향후 연구 방향을 나름대로 제시하고자 한다. 그러나 햅틱 제어 기술이 매우 광범위하므로 본 고에서는 최근에 주목 받는 수동성 기반의 제어 기술 중심으로 정리하였다. 본 논문은 다음과 같이 구성되어 있다.
- 본 논문에서는 세 가지 기술 분야 중에서 머신 햅틱스, 좀 더 세부적으로는 햅틱 제어 기술에 관한 최신의 연구 현황에 대해 살펴보고 향후 연구 방향을 나름대로 제시하고자 한다. 그러나 햅틱 제어 기술이 매우 광범위하므로 본 고에서는 최근에 주목 받는 수동성 기반의 제어 기술 중심으로 정리하였다.
- 본 논문에서는 수동성 기반의 최근의 햅틱 제어 기술의 현황과 향후 연구 방향을 제시하였다. 안정한 햅틱 상호 작용을 위한 수동성 이론 기반의 안정화 제어 기술과 양방향 원격 조작 제어 기술, 그리고 투명성의 중요한 척도인 임피던스의 범위를 확대하기 위한 햅틱 장치의 물리적 댐핑을 증가시키는 기술 등을 살펴보았다.
- 언급한 것처럼 시간 지연에 의한 원격 조작 시스템의 불안정성을 극복하기 위해 다양한 제어기법들이 제안되었다. 본 논문은 다양한 원격 조작 제어 이론들 중에서 수동성 이론에 기반한 제어 이론들에 대해 좀 더 살펴보도록 한다.
- 그러나, 수동성 이론은 여러 구성 요소가 연결되어있거나 혹은 비선형적인 거동을 포함하는 시스템이라 할지라도 단순히 에너지 입출력과 소모 관계만을 살펴봄으로써 시스템의 안정성 여부를 판단해줄 수 있다. 수동성 이론의 이러한 특성은, 햅틱 시스템을 분석하고 제어 알고리즘을 설계하는데 있어서 수월한 접근 방법을 제공해 주었다. 햅틱 안정화 제어 분야에 수동성 이론은 십 년이 넘게 사용되었으며, 다음과 같은 많은 연구가 진행되었다.
- 햅틱 시스템에 댐핑을 추가하여 성능을 향상시키려는 연구의 궁극적인 목적은 햅틱 시스템의 주요 성능지수인 안정성과 투명성을 최대화 하는 것으로서, 햅틱 장치가 안정적으로 표현할 수 있는 임피던스(가상환경의 임피던스가 아닌 햅틱 장치가 실제 만들어내는 임피던스)의 범위를 극대화하는 것이다. 이를 위해서, 향후에 최적화된 적응형 댐핑이 설계되어야 하며 또한 이러한 댐핑은 자유 공간에서의 제어에서는 햅틱 장치에 영향을 끼치지 않아야 하고, 모터의 종류 혹은 움직이는 범위에 관계없이 성능을 최대화 할 수 있는 방향으로 설계되어야 할 것이다.
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