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대형 패널 이송 로봇에 사용되는 타이밍벨트 구동계의 모델링
Modeling of a Timing-Belt Drive System Used in a Large-Scale Panel-Handling Robot 원문보기

한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society for Precision Engineering, v.30 no.9, 2013년, pp.915 - 921  

조은임 (경희대학교 기계공학과) ,  임성수 (경희대학교 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Most of large scale solar panel handling robots adopt the timing-belt drive system for its driveline because of the simplicity and the easiness of implementation. The vibration caused by the flexure of the timing belt would increase as the size and the weight of the panel that the robot handles incr...

주제어

#유연 타이밍 벨트 모델   #패널 이송 로봇   #다물체 동역학 모델링  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서 유연체인 타이밍 벨트 구동계를 가진 로봇 팔의 가상 모델을 모델링하였고, 가상 모델이 실제 시스템의 거동을 모방할 수 있게 모델링 파라미터를 결정하는 방법을 제시하였다. 특히 물성치의 변화 없이 단면모멘트 조절을 통해 타이밍 벨트의 이방성 강성을 모델링 하는 방법을 제시하였다.
  • 본 연구에서는 Fig. 1의 빔 타입 솔라셀 패널이송 로봇의 벨트 구동계의 동역학적 특성에 대한 해석을 진행하였고, 타이밍 벨트의 모델링 파라미터를 구하는 방법을 제시하였으며, 이를 이용한 유연 다물체 모델을 개발하였다.
  • 앞에서 설명한 벨트의 이방성 물성치를 원활하게모델에 적용하기 위해서는 유한요소기법을 사용하는 것이 효과적이나 이 경우 증가된 모델의 자유도에 의해서 해석 속도가 현격히 저하되는 문제가 있다. 본 연구에서는 집중파라메터 모델 방법(lumped parameter modeling method)을 이용하여 이러한 문제를 피하고 벨트의 이방성 물성치를 적절히 표현할 수 있는 방법을 제시하고자 한다.

가설 설정

  • 9에 나타내었듯이 타이밍 벨트는 이빨 부분의 불연속 단면과 나머지 연속단면 부분으로 구분 할 수 있다. 여기서 이빨 부분은 불연속 단면이면서 벨트의 길이에 비해 충분히 짧아 이빨이 굽힘에 미치는 영향을 무시할 수 있다 가정한다면, 타이밍 벨트는 균일한 단면을 가진 보라고 가정할 수 있다. 이를 간단한 외
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
솔라셀 패널 이송 로봇의 구동부에 사용되는 타이밍 벨트가 방향에 따라 강성이 다른 이방성 성질을 가지는 이유는 무엇인가? 로봇의 많은 부분들이 복합제이기 때문에 물성치가 균일하지 않기 때문이다. 솔라셀 패널 이송 로봇의 구동부에 사용되는 타이밍 벨트의 경우 우레탄 고무 사이에 심선이 삽입된 복합제기 때문에 방향에 따라 강성이 다른 이방성 성질을 가지고 있다. 이와 같은 경우는 각 방향의 강성을 측정하는 것이나 이방성 강성을 모델링 툴을 이용하여 적용하는 과정이 쉽지 않다.
솔라셀 패널 이송 로봇이 대형화됨에 따라 시제품 제작에 많은 시간과 비용이 드는 문제를 해결하기 위한 방법 중 컴퓨터 프로그램을 이용하여 가상 모델을 개발하는 방법의 장점은 무엇인가? 이를 해결하기 위한 방법 중 하나로, 컴퓨터 프로그램을 이용하여 가상 모델을 개발하는 방법이 있다. 가상 모델은 제작과 수정이 용이하여 개발에 필요한 시간과 비용을 단축 할 수 있고, 실험 환경의 구성 또한 자유롭다는 장점이 있다.
빔 타입이나 조인트 타입의 솔라셀 패널 이송 로봇 구동부에는 무엇이 사용되는가? 현재 대형 솔라셀 패널 이송을 위해 사용되는 대부분의 로봇은 5.5세대 LCD (Liquid Crystal Display) 패널 이송 로봇과 유사한 구조를 갖고 있으며 반복적인 솔라셀 패널 이송 작업을 위한 빔 타입이나 조인트 타입의 솔라셀 패널 이송 로봇의 구동부에는 구조가 간단하고 동력전달이 용이한 타이밍 벨트가 사용되고 있다.1-3
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참고문헌 (8)

  1. Cho, E. Y., Kim, J., and Rhim, S., "Modeling of Large Scale Solar Cell Handling Robot with Belt- Driven Flexible Arms," Proc. of Asian Conference on Multibody Dynamics, Paper No. 177, 2012. 

  2. Cho, E. Y., Kim, J., and Rhim, S., "Modeling of Large Scale Solar Cell Handling Robot with Belt- Driven Flexible Arms," Theoretical & Applied Mechanics Letter, Vol. 3, No. 1, 2013. 

  3. Seo, J. H., Yim, H. J., Hwang, J. C., Choi, Y. W., and Kim, D. I., "Dynamic load analysis and design methodology of LCD transfer robot," Journal of Mechanical Science and Technology, Vol. 22, No. 4, pp. 722-730, 2008. 

    원문보기 상세보기 crossref

  4. Cepon, G., Manin, L., and Boltezar, M., "Validation of a Flexible Multibody Belt-Drive Model," J. of Mechanical Engineering, Vol. 57, No. 7-8, pp. 539- 546, 2011. 

  5. Gerbert, B. G., "Force and Slip Behaviour in V-belt Drives," Finnish Academy of Technical Sciences, pp. 11-101, 1972. 

  6. Kim, H., Marshek, K., and Naji, M., "Forces between an abrasive belt and pulley," Mechanism and Machine Theory, Vol. 22, No. 1, pp. 97-103, 1987. 

    상세보기 crossref

  7. Kim, H. and Marshek, K. M., "Belt Forces and Surface Model for a Cloth-Backed and a Rubber- Backed Flat Belt," Journal of Mechanisms, Transmissions and Automation in Design, Vol. 110, No. 1, pp. 93-99, 1988. 

    상세보기 crossref

  8. Jo, E. and Rhim, S., "Modeling of a Timing-Belt Drive System Used in a Large Scale Panel Handling Robot," Asia Pacific Vibration Conference, 2013. 

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