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문제 정의
- 본 논문에서는 가변 구동 메커니즘의 설계에 앞서 아래의 두 가지에 대한 해석 과정을 수행하였는데, 첫 번째는 험지 극복 능력을 극대화할 수 있는 가변구동바퀴의 구조를 확인하기 위한 험지 극복 능력에 대한 해석이다. 이는 바퀴를 어떠한 형태로 설계하였을 경우 안정적인 주행과 함께 최대의 극복 능력을 이끌어낼 수 있는 가를 확인하기 위한 해석이다.
- 본 논문에서는 바퀴의 조각을 2 내지 4 조각으로 구성하여 로봇이 극복할 수 있는 최대 험로의 높이 Lo와 로봇의 안정성을 확인할 수 있는 앞뒤 바퀴의 중심의 최대 높이 차 Ld를 각각 계산하여 로봇이 안정적으로 운영되면서 보다 다양한 환경을 극복할 수 있는 최적화된 설계를 찾아보았다.
- 본 논문에서는 소방 방재 또는 국방용 로봇과 같은 극한 작업용 로봇이 기본적으로 갖추어야 할 다양한 형태의 험지 극복 능력을 위한 새로운 형태의 가변구동바퀴에 대하여 연구하고자 한다.
- 이를 위하여, 구동 모터를 제어하고 기타 임무 장치를 제어할 수 있으며 상황에 따라 소형 로봇에도 적용 될 수 있는 소형 로봇 제어 모듈이 요구된다. 본 논문에서는 이러한 임무 제어 장치를 하나의 제어기 통합 Box로 제작하여 보다 손쉽게 로봇을 제작하고 조립할 수 있도록 하였다. 아래의 그림 12에서 그 구성을 나타내었는데, Mobile 모터 제어 모듈은 DC Motor의 PWM 제어를 담당하는 모듈로서 RS232 통신을 지원하고, 저 용량(4A)과 고용량(20A)의 두 가지 용량으로 제작 하여 로봇에 따라 차별 적용이 가능하다.
- 본 논문에서는 이러한 캐터필러 방식의 한계를 극복하여 평지에서는 신속하고 조용하게 구동할 수 있는 차륜형 방식으로 구동하고, 험로 구동에 있어서는 날개형 구조로 다양한 환경을 극복할 수 있는 구동 메커니즘을 연구하였다. 특히, 본 논문에서 개발된 정찰로봇은 가변 메커니즘에 있어 추가적인 액추에이터가 필요 없이 구조적으로 노면의 상태에 따라 바퀴가 가변되는(순응형) 방법을 이용하여 기존 방식의 정찰로봇보다 경량화, 소형화 된 로봇을 제작할 수 있는 특징을 가지고 있다.
- 본 논문에서는 이와 같이 구조는 복잡하지 않지만, 실제 운영에 있어서 구동 능력과 활용 가치가 확보된 정찰 로봇과 이를 운영하는 로봇 원격 제어 및 관리 시스템을 설계하고 구현 하였다.
- 본 논문에서는, 국방 로봇에 있어 핵심적으로 기술 개발이 요구되는 감시 정찰 분야의 무기 체계 확보를 위한 새로운 구동 메커니즘을 적용한 휴대용 정찰 로봇 개발 방법을 제시하였다. 이는 차륜형 바퀴의 장점과 날개형 바퀴의 장점을 모두 수용하여, 바퀴의 형상이 가변되는 가변형 정찰 로봇이라는 새로운 메커니즘의 제시이다.
- 본 논문에서는, 국방 로봇에 있어 핵심적으로 기술 개발이 요구되는 감시 정찰 분야의 무기 체계 확보를 위한 새로운 구동 메커니즘을 적용한 휴대용 정찰 로봇 개발 방법을 제시하였다. 이는 차륜형 바퀴의 장점과 날개형 바퀴의 장점을 모두 수용하여, 바퀴의 형상이 가변되는 가변형 정찰 로봇이라는 새로운 메커니즘의 제시이다. 특히, 본 논문에서 중점적으로 다루고 있는 순응형 가변구동 정찰로봇의 특징은, 바퀴의 형상이 노면의 상태에 따라 평지에서는 회전체가 안쪽으로 모여 차륜형의 원형을 이루어, 조용하고 빠른 이동 능력을 얻을 수 있으며, 험지에서는 별도 구동자의 작용 없이 단순한 구조적 특성으로 회전체가 펼쳐지게 되어 날개 형태로 변형됨으로써 원활한 험지 극복 능력을 확보하게 된다.
- 이러한 관점에서 본 논문은 최첨단 과학 기술로 무장된 세계 최강의 미래 국군을 육성하기 위하여 국방 로봇 개발의 세계적인 현황과 종류, 그리고 국방 로봇의 상용화를 위한 새로운 발전 방향을 제시하고자 한다.
- 그리고 앞에서 언급한 Rhex의 경우에는 차륜형 방식의 정찰 로봇에 비해 험지 극복 능력에 있어 우수한 결과를 보였으나, 일반 평지에서 운영하기에는 진동이나 소음에 대한 단점을 가지고 있다. 이에 본 논문에서는 평지 구동에서 가장 효과적인 차륜형 구조와 험로 구동 성능이 확인된 Rhex의 구조의 장점을 모두 포함하는 새로운 메커니즘을 제시한다.
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