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슬라이딩 섹터 제어를 이용한 유연한 로봇 팔에 대한 제어기 설계
Design on the Controller of Flexible Robot using Sliding Sector Control 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.5 no.5, 2010년, pp.541 - 546  

한종길 (한려대학교 멀티정보통신과) ,  배성환 (한려대학교 멀티정보통신과) ,  양근호 (한려대학교 멀티정보통신과)

초록
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유연한 로봇팔은 모터에 의해 관절 축을 회전할 때 진동이 발생한다. 유연한 팔이 원하는 각으로 회전하면서 동시에 팔 끝의 진동이 안정화되도록 제어하였다. 본 논문에서 유연한 로봇팔의 동력학은 bernoulli-Euler의 beam이론과 라그란지 방정식을 이용하여 구하였고, 섹터 내부에 연속입력함수를 가진 슬라이딩 섹터이론을 이용하여 히스테리시스 사구간을 가진 비선형 제어기를 제안한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

When a flexible arm is rotated by a motor about an joint axis, transverse vibration may occur. The motor torque should be controlled in such a way that the moter rotates by a specified angle, while simultaneously stabilizing vibration of the flexible arm so that it is arrested at the end of rotation...

주제어

#Sliding sector control   #Hysteresis deadzone   #Flexible arm   #Bernoulli-Euler beam theory  

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

제안 방법

  • 로봇팔의 길이를 L, 허브에서의 관성을Jh, 링크에서의 관성을Jb, 관절의 단위 길이당 질량을 ρ, 관절의 Young의 계수를 E, 관절의 횡면적을 A, 횡면적 관성 모우멘트를 I로 정의하였다.
  • 본 논문에서는 유한요소법과 Lagrange 방정식을 이용하여 유연한 로봇팔의 동력학적 방정식을 유도하였고 섹터 내부에 연속입력함수를 가진 슬라이딩 섹터이론을 이용하여 히스테리시스 사구간을 가진 비선형 제어기를 설계하였다.
  • 본장에서는 Bernoulli-Euler beam 이론 및 가정모드 방식을 이용하여 단일 관절 유연한 로봇 팔에 대한 동력학 모델을 유도한다.
  • 슬라이딩 섹터 안에 히스테리시스 사구간을 갖는 비선형 제어기를 사용하여, 유연한 로봇팔의 제어를 통하여 제안된 제어기의 성능을 분석하였다. 그림 3은 허브의 각도이며 원하는 각으로 빠르게 수렴함을 보여준다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
대부분의 로봇이 강체로 구성된 이유는? 현재 자동화 생산 작업에 활용되고 있는 대부분의 로봇은 정밀한 위치선정을 위하여 강체로 구성되어 있다. 강체 로봇의 하중률은 인간이 3대 1인데 1대 10대 정도로 매우 낮다[3].
강체 로봇의 하중률은? 현재 자동화 생산 작업에 활용되고 있는 대부분의 로봇은 정밀한 위치선정을 위하여 강체로 구성되어 있다. 강체 로봇의 하중률은 인간이 3대 1인데 1대 10대 정도로 매우 낮다[3]. 그래서 앞으로 로봇은 경제성과 특수한 목적에 사용을 위하여 고속 성능을 갖는 경량의 로봇이 필요하다.
경량 로봇에서 새롭고 강인한 제어기의 개발이 요구되는 이유는? 그래서 앞으로 로봇은 경제성과 특수한 목적에 사용을 위하여 고속 성능을 갖는 경량의 로봇이 필요하다. 그러나 경량의 유연한 로봇은 우연성으로 인해 동작시 진동을 일으키므로 정밀한 위치제어를 위해서는 진동을 제어해야만 한다. 이를 위해서는 새롭고 강인한 제어기의 개발을 요구한다.
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참고문헌 (7)

  1. K. Furuta, S. Hatakeyama, Y. Pan, " VS controller design for continuous system from sampled data," Proc. of Amer. Control Conf. pp.1032-1035,1999. 

  2. K. Furuta, Y.Pan, "Variable structure control with sliding sector for hybrid systems", VSS'06. Inter. Wor., pp.286-291, 2006 pkP. Kopacek, K.Desoyer and P.Lugner, "Modelling of flexible robots an introduction," IFAC Symposium, Karlsruhe, FRG, Oct, 1988, pp. 20-28. 

  3. Y.Sakawa, F.Matsuno, and S.Fukushima, "Modeling and feedback control of a flexible arm", J. of Robotic systems, Vol. 2, No.4, 1985, pp. 453-472. 

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  4. S.Nicosia, P.Tomei, and A.Tornambe, " Nonlinear control and observation algorithms for a single-link flexible arm", Int.J.Control, Vol. 49, No.3, 1989,pp.827-840 

    상세보기 crossref

  5. A.D. Luca and B.Siciliano, "Trajectory control of a nonlinear one-link flexible arm", I.J. Control, Vol.50, No.5, 1989, pp. 1699-1715. 

  6. W.C.Ham, "Adaptive control based on explicit model of robot manipulators", IEEE Trans. Automat. Contr., to be published on march, 1993. 

  7. R.J.Wai, M.C.Lee, "Intelligent optimal control of single-link flexible robot arm", IEEE Trans. Indu., vol.51, 2004, pp201- 220. 

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