본 논문은 산업용 로봇을 위한 힘 피드백 제어는 사람의 감각을 기반으로 한 작업을 대체하여 구현하기에 적합한 연마 시스템을 제안하였다. 기존 연마작업의 표면 연마, 비드처리, 기계 가공 디버링 등의 공정은 그 복잡성에서 자동화가 가장 곤란하다고 인식되어 주로 인력에 의존 해왔다. 본 연구에서는 연마 공구를 파지시킨 힘 제어 로봇에 의한 자동 연마 시스템의 구축과 힘 센서로부터 신호 피드백 제어 방식의 특성 파악과 연마 공정에 적응성을 검증했다. 또한 실용화를 목적을 위한 선박의 바닥 및 측면 연마에의 응용을 진행했다. 따라서 자체 제작한 연마로봇을 활용 한 표면 연마작업을 통하여 실험결과를 검증하였다.
본 논문은 산업용 로봇을 위한 힘 피드백 제어는 사람의 감각을 기반으로 한 작업을 대체하여 구현하기에 적합한 연마 시스템을 제안하였다. 기존 연마작업의 표면 연마, 비드처리, 기계 가공 디버링 등의 공정은 그 복잡성에서 자동화가 가장 곤란하다고 인식되어 주로 인력에 의존 해왔다. 본 연구에서는 연마 공구를 파지시킨 힘 제어 로봇에 의한 자동 연마 시스템의 구축과 힘 센서로부터 신호 피드백 제어 방식의 특성 파악과 연마 공정에 적응성을 검증했다. 또한 실용화를 목적을 위한 선박의 바닥 및 측면 연마에의 응용을 진행했다. 따라서 자체 제작한 연마로봇을 활용 한 표면 연마작업을 통하여 실험결과를 검증하였다.
In this research, we describe a force feedback control for industrial robots has been proposed as a system which is suitable to work utilizing pressure sensitive alternative to human. Conventionally, polished surface of the workpiece are recognized, chamfer ridge, machining processes such as deburri...
In this research, we describe a force feedback control for industrial robots has been proposed as a system which is suitable to work utilizing pressure sensitive alternative to human. Conventionally, polished surface of the workpiece are recognized, chamfer ridge, machining processes such as deburring, and it is most difficult to automate because of its complexity, has been largely dependent on the human. To aim to build automatic vacuum system robotic force control was gripping the grinding tool, the present study we examined the adaptability to the polishing process to understand the characteristics of the control system feedback signal obtained from the force sensor mainly. Furthermore, as a field, which holds the key to the commercialization, I went ahead with the application to robotic sweeping machine. As a result, the final sweeping utilizing a robot machine to obtain a very good grinded surface was revealed.
In this research, we describe a force feedback control for industrial robots has been proposed as a system which is suitable to work utilizing pressure sensitive alternative to human. Conventionally, polished surface of the workpiece are recognized, chamfer ridge, machining processes such as deburring, and it is most difficult to automate because of its complexity, has been largely dependent on the human. To aim to build automatic vacuum system robotic force control was gripping the grinding tool, the present study we examined the adaptability to the polishing process to understand the characteristics of the control system feedback signal obtained from the force sensor mainly. Furthermore, as a field, which holds the key to the commercialization, I went ahead with the application to robotic sweeping machine. As a result, the final sweeping utilizing a robot machine to obtain a very good grinded surface was revealed.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
기계화를 추진 때 사람의 손의 데이터화 등 기본적인 가공 조건이 부족했기 때문에 새로운 대응 방법 등 미지의 영역도 많았다[1][2]. 따라서 본 기술의 완성도를 높이기 위해 도구와 작업의 적정한 위치 관계를 자동으로 검색하는 기술을 고안하여 선박연마 작업현장을 통해 실험적으로 검토했다. 그 결과 연마로봇을 활용 한 표면연마는 사람이 작업한 경우와 비교하여 손색이 없을 정도의 연마 면을 얻을 수 있었다[3][4].
제안 방법
②일정한 압부력이 되도록 궤도를 수정하는 방법인 힘 제어를 제안하였다. 이 방법으로 선박외벽을 마무리한 결과 목표압부력에 따른 누르는 반력을 유지한 작업을 할 수 있었다.
마찰력을 항상 일정하게 유지하게 위해서는 연마로봇의 진행속도와 페이퍼 휠의 마모 정도에 따라 페이퍼 휠을 적정하게 상, 하로 이동하여 대처 할 필요가 있을 것이다. 그 뿐만 아니라 연마작업 도중에 전방 용접비드 등으로 금속표면이 약간 돌출되어 있거나, 전원 케이블 등의 장애물이 있을 경우 등, 작업환경이나 장애물의 상태에 따라 연마용 페이퍼 휠을 상, 하로 이동할 수 있는 구조로 설계 및 제작 하였다.
이것은 축에 평행하게 공구가 이동할 때, NC 가공기와 동일한 좌표계가 현장에서 적용되기 때문이다. 또한, 사람이 장비를 사용할 때 약 15도 경사되어 강압하는 것이 관찰되었기 때문에 이 좌표계에서 축에 -15도 회전 방향을 목표로 하여 강압 방향으로 설정하였다. 또한, 연마 벨트 구동 풀리 콘택트 휠로서의 기능도 겸하고 있어 일정한 미는 힘으로 표면을 이동한다.
본 연구에서 개발된 연마로봇은 작업 주행을 위해서는 작업환경 및 장애물 인식을 위한 각종 센서와, 이 센서의 신호를 받아서 동작계획에 따라 지능적으로 연마로봇의 위치 및 자세를 제어하기 위한 로봇 제어장치와 이 로봇 제어장치의 제어에 따라 연마로봇의 위치 및 자세를 실제로 조작하는 센서 및 액츄에이터가 장착된 시스템은 그림 1에 제시된 것과 같다.
주행을 위한 2개의 서보모터와 페이퍼 휠의 업-다운제어를 위한 1개의 AC서보모터를 연결하기 위한 단자로 구성하였다. 연마를 담당하는 주축모터와 장애물 감지를 위한 레이저센서(URG04-LX), 바닥면 케이블 등을 감지 할 수 있도록 변위센서(Keyence)를 각각 RS232 통신을 이용하여 제어할 수 있도록 연결하였다[5].
제안한 방법으로 검출된 힘의 방향 F 와 수정 방향 벡터 Fa을 독립적으로 다루고 있다. 예를 들어, 곡면 힘 제어 상태에서 절삭 공구의 주분력, 배분력이 발생하지만, 반력 상태는 공구 회전 면내 방향으로 업 컷과 다운 컷, 능선의 요철 상태에 따라 변화하게 된다.
힘 제어 로봇에 의한 선박부재 연마시스템에 대해서 이하의 과제에 대해 검토하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용 된 연마로봇의 연마 로봇의 툴은 그림 3에서 제시한 것과 같다. 연마로봇으로 금속표면을 연마할 경우 표면을 고르게 연마하기 위해서는 연마 휠의 회전속도도 항상 일정하게 유지하는 것도 중요하지만, 페이퍼 휠과 연마표면과의 마찰력도 항상 일정하게 유지하는 것이 중요하다.
실험에 사용 된 장비는 벨트 썬더 방식으로서 그 모양을 그림 5에 표시한 것과 같다. 연마 조건을 표 1에 나타낸다.
이론/모형
구동축으로는 6축 직교 형으로 구성되었으며 기계적 인터페이스방식에 힘센서를 장착하였고 힘제어에 의해 목표 궤도를 보정하면서 이동하는 기능을 가진다. 실험에서 제시한 힘 제어는 이른바 임피던스 제어방법을 적용하였다. 이 방식은 말단 장치가 물체에 접촉했을 때 그 이상 무리하게 강압하지 않고 팔 전체의 강성을 작게 유지하면서 힘을 간접적으로 제어하는 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
선박표면의 연마공정은 어떤 작업인가?
선박표면의 연마공정은 연마나 절삭 공정에 생긴 표층부의 압축 섬유 도료 용제 등을 흡수함으로써 일어나는 보풀발생을 억제하고 촉감이 좋은 마무리 면을 창출하기 위해 필수적인 작업이다[1]. 그러나 의장 곡면이나 비드가 있는 철판의 연마는 독점적으로 인력에 의존하고 있는 실정이며, 이것이 제조비용 절감 및 생산성 향상의 걸림돌로 작용하고 있다.
선박수리 및 제조 기업들은 국내 및 해외 제품과의 경쟁에서 이기기 위해선 무엇이 가장 중요하다 생각하는가?
또한, 작업 주행시 발생하는 분진과 진동 공구의 장시간 사용이 인체에 미치는 영향 등 작업 환경도 바람직한 것은 아니다. 특히 부산, 경남에는 선박수리 및 제조 기업이 많은 국내, 해외 제품과의 경쟁에 이기기 위해서는 비용 절감 대책이 중요한 열쇠를 쥐고 있다고 생각된다. 따라서 산업용 연마로봇의 활용을 목표로 개발 된 힘 제어에 의한 연마 로봇의 적응을 도모했다.
선박표면의 연마공정의 문제점은 무엇인가?
선박표면의 연마공정은 연마나 절삭 공정에 생긴 표층부의 압축 섬유 도료 용제 등을 흡수함으로써 일어나는 보풀발생을 억제하고 촉감이 좋은 마무리 면을 창출하기 위해 필수적인 작업이다[1]. 그러나 의장 곡면이나 비드가 있는 철판의 연마는 독점적으로 인력에 의존하고 있는 실정이며, 이것이 제조비용 절감 및 생산성 향상의 걸림돌로 작용하고 있다. 또한, 작업 주행시 발생하는 분진과 진동 공구의 장시간 사용이 인체에 미치는 영향 등 작업 환경도 바람직한 것은 아니다. 특히 부산, 경남에는 선박수리 및 제조 기업이 많은 국내, 해외 제품과의 경쟁에 이기기 위해서는 비용 절감 대책이 중요한 열쇠를 쥐고 있다고 생각된다.
참고문헌 (10)
X. Ren, B. Kuhlenkotter, H. Muller. "Simulation and verification of belt grinding with industrial robots," Machine Tools & Manufacture, vol. 46, pp. 708-715, 2006.
Yunquan Sun, David J. Giblin, Kazem Kazerounian, "Accurate robotic belt grinding of workpieces with complex geometries using relative calibration techniques," Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, vol. 25, pp. 204-210, 2009.
Zhao Yang, Zhao Ji, Zhang Lei, "Robotic blade grinding based on reverse engineering," Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), vol. 39, no 5, pp.1176-1180, 2009.
Antal K.Bejczy and Won S.Kim, "Predictive Displays and Shared Compliance control for Time-Delayed Telemanipulation" IEEE International Worshop on Intelligent Robots and Systems IROS '90, pp. 407-412, Vol.1, 1990.
Edited by David Clarke, "Advances In Model-Based Preditive Control," Control Engineering University of Oxford, pp.478-482. 1994.
Laurene V. Fausett, "Applied Numerical Analysis Using Matlab", Prentice, 2007.
JINNO Makoto, YOSHIMI Takashi, ABE Akira, "A Study on a Remote-Controlled Grinding Robot System[in Japanese]" Journal of the Robotics Society of Japan, vol. 10, no. 2, pp. 244-253, 1992.
NAGATA Fusaomi, WATANABE Keigo, "A Teaching System of Force Control Using a Game Joystick for a Polishing Robot [in Japanese]" Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, vol. 67, issue 655, pp. 767-774, Mar. 2001.
Narikiyo, T. Kawanishi, M. & Nakagawa, M, "Robust Adaptive Position/Force Control of Mobile Manipulators with Dynamic Uncertainties," in Proceedings of IASTED CA2009, pp.264-269, 2009.
Narikiyo, T. Kawanishi, M. & Mizuno, T, "Robust Adaptive Position/Force Control of Mobile Manipulators with Kinematic and Dynamic Uncertainties,"in Proceedings of ICROS-SICE International Joint Conference, pp. 4704-4709, 2009.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.