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험지 주행을 위한 다관절 트랙 로봇 설계 및 개발
Design and Development of the Multi-joint Tracked Robot for Adaptive Uneven Terrain Driving 원문보기

로봇학회논문지 = The journal of Korea Robotics Society, v.4 no.4, 2009년, pp.265 - 272  

고두열 (한국과학기술원 기계항공시스템학부 기계공학전공) ,  김수현 (한국과학기술원 기계항공시스템학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

IVarious driving mechanisms to adapt to uneven environment have been developed for many urban search and rescue (USAR) missions. A tracked mechanism has been widely used to maintain the stability of robot's pose and to produce large traction force on uneven terrain in this research area. However, it...

주제어

#Transformable   #Multi-joint   #Stairs   #Robot  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 이에 본 논문에서는 상대적으로 큰 장애물을 극복 가능한 가변형 다관절 트랙 로봇 메커니즘을 제안하였다.
  • 그러나 대부분 로봇의 크기가 크고, 이로 인하여 특정 군사적 정찰 목적이나 좁은 통로주행 등 문제가 발생한다. 이에 본 논문에서는 소형 다관절 가변형 메커니즘을 제안하였다.
  • 그림 5(a)와 같이 로봇 앞 단의 접근 높이보다 장애물이 높을 경우 견인력이 충분하지 못하여 미끄러짐이 발생하게 된다. 이에 본 연구에서는 계단 등반을 목적으로 하여 로봇의 설계 변수를 선정하여 로봇을 개발하였다.

가설 설정

  • 이러한 미끄러짐은 크게 순간적인 감가속에 의한 속도 차이에 의하여 발생하는 경우, 지형 구조가 메커니즘적으로 극복이 불가능한 경우, 지면과 주행 메커니즘 사이에 마찰계수가 낮은 경우에서 발생할 수 있다. 여기서 표 2에 제안된 로봇의 속도는 20cm/s로 낮으므로 감가속에 의하여 발생하는 미끄러짐은 크지 않다고 가정하여 속도제어를 통한 견인력제어는 고려하지 않았다. 또한 로봇의 목적 환경인 계단에서는 마찰계수 일정하다고 가정할 때 로봇은 지형적으로 극복이 불가능한 지형에서 미끄러짐이 발생할 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
일반적으로 주행 바퀴의 크기가 클 경우와 작을 경우 각각의 특징은 무엇입니까? 일반적으로 주행 바퀴의 크기가 클수록 계단 등반에 유리하지만 계단 등반 시 발생하는 미끄러짐을 방지하기 위해서는 작은 크기의 바퀴가 유리한 것으로 알려져 있다.[5] 한편, 트랙은 무한 크기의 바퀴로 간주 할 수 있으며, 다리 메커니즘은 무한히 작은 크기의 바퀴로 간주할 수 있다.
트랙형 주행 메커니즘의 장점은 무엇입니까? 트랙형 주행 메커니즘은 높은 안정성, 간단한 제어, 연속적인 주행 등의 장점을 갖고 있어 계단 등반 로봇 개발에 많이 이용된다. 그러나 트랙형 주행 메커니즘은 회전 시 큰 마찰력으로 인하여 효율이 낮고, 좁고 높은 장애물이 존재할 경우 몸체가 걸려서 트랙이 지면에 접촉하지 못하여 로봇이 움직이지 못하는 경우가 발생하는 단점을 갖고 있다.
로봇이 첫 번째 계단과 접촉할때 로봇의 접근각이나 계단의 높이에 따라 세 가지 경우가 발생하는데 각각은 무엇입니까? 로봇이 첫 번째 계단과 접촉할 때 로봇의 접근각(Attack angle)이나 계단의 높이에 따라 세 가지 경우가 발생할 수 있다. 첫 번째는 관절들을 이용하여 접근각을 생성하였을 때 로봇의 가장 앞 단 관절 중심으로부터 지면 사이의 높이보다 계단의 높이가 높을 경우, 두 번째는 로봇의 가장 앞 단 관절 중심으로부터 지면 사이의 높이와 계단의 높이가 동일할 경우, 마지막 세 번째는 첫 번째와 반대의 상황에서 발생한다. 각 경우에 대해서 지면과의 반력과 마찰력을 고려하여 자유물체도(Free-Body-Diagram)를 그려보면 그림 5과 같다.
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참고문헌 (7)

  1. http://www.irobot.com/ 

  2. Michaud, F.et al., “AZIMUT, a leg-track-wheel robot”, IROS 2003, Vol.3, pp.2553-2558, Oct. 2003. 

  3. Dong Il Park, Sung-Kyun Lim, and Yoon Keun Kwak, “Analysis of Variable Geometry Single-Tracked Mechanism for Climbing Stairs”, KSME 2005 conference Spring, pp.1325-1330 

  4. Sung Kyun Lim, Dong Il Park, Yoon Keun Kwak, Byung-Soo Kim, Sang-Won Jeon “Variable Geometry Single-Tracked Mechanism for a Rescue Robot”, International Workshop on Safety, Security and Rescue Robotics, Kobe, Japan, June 2005, pp.111-115 

  5. Eiji, N., Sei, N., “Leg-wheel robot: a futuristic mobile platform for forestry industry’’, Advanced Robotics, 1993, pp.109-112 

  6. Park Nam-Eun, Dong Il Park, and Yoon Keun Kwak, “Track shape for stairs adaptability improvement of the rescue robot”, KSME 2005 conference Fall, Vol.5, No.1, pp.859-864 

  7. Nam-Eun Park, Dong-Il Park, Sung-Kyun Lim, Yoon-Keun Kwak, “Track shape of the rescue robot for climbing stairs” KSME 2006 conference Spring, pp.1342-1347 

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