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1 자유도 엔드 이펙터를 갖는 여유 자유도 로봇을 사용한 브레이크 모듈 조립
Brake Module Assembly Using a Redundant Robot Having an 1 DOF End Effector 원문보기

信號處理·시스템學會 論文誌 = Journal of the institute of signal processing and systems, v.15 no.3, 2014년, pp.104 - 111  

정재웅 ((주) CMK) ,  성영휘 (금오공과대학교) ,  주백석 (금오공과대학교) ,  권순재 (부경대학교)

초록
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이 논문에서는 자동차의 제동장치에 사용되는 브레이크 모듈 조립 작업을 로봇을 사용하여 자동화한 사례를 소개한다. 브레이크 모듈은 하나의 토크 멤버에 두 개의 브레이크 패드와 두 개의 패드 라이너를 장착하여 조립을 완성한다. 이 조립 작업은 로봇의 방향을 자주 바꾸어 주어야하기 때문에 일반적인 산업용 로봇 핸드를 사용하면 조립 시간이 오래 걸린다. 이 논문에서는 두 가지 방법을 제안한다. 첫 번째 방법은 다섯 개의 그리퍼를 갖는 로봇 엔드 이펙터를 설계, 제작하여 기존의 산업용 6축 머니퓰레이터에 장착하여 조립 작업을 수행하는 방법이다. 이 방법에서는 두 개의 브레이크 패드와 두 개의 패드 라이너를 한꺼번에 파지하여 조립 작업을 수행하며 따라서 하나의 그리퍼 만을 가지고 있는 기존의 엔드 이펙터에 비해 조립 시간을 줄일 수 있었다. 두 번째 방법에서는 첫 번째 방법을 더욱 개선하여 엔드 이펙터가 하나의 부가적인 자유도를 가지도록 설계, 제작하여 기존의 산업용 6축 머니퓰레이터에 장착하였다. 이 방법에서는 전체 로봇 머니퓰레이터가 7 자유도를 갖는 여유자유도 머니퓰레이터가 되어 로봇의 동작을 최소화하면서 조립에 필요한 다양한 로봇 방향을 구현할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we deal with robotic automation for assembling car brake modules. A car brake module is comprises of a torque member, two brake pads, and two pad liners. In the assembly process, brake pads and pad liners are needed to be inserted in a torque member. If we use a typical robotic hand f...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 자동차에 사용되는 브레이크 모듈의 조립 자동화 문제를 다루었다. 브레이크 모듈은 하나의 토크 멤버에 두 개의 브레이크 라이너와 두 개의 브레이크 패드를 조립하여야 하므로 이를 일반적인 구조의 로봇 핸드를 사용하여 조립부분품을 하나씩 조립한다면 작업 시간이 오래 걸린다.
  • 본 논문에서는 자동차의 제동 장치에 사용되는 브레이크 모듈 조립작업을 로봇을 사용하여 자동화하는 문제를 다루고자한다. 브레이크 모듈 조립 작업은 세 가지 종류의 조립부분품을 조립하는 것이 필요한 작업으로 조립 시간이 중요한 성능 지수 중의 하나인 작업이다.
  • 브레이크 모듈은 하나의 토크 멤버에 두 개의 브레이크 라이너와 두 개의 브레이크 패드를 조립하여야 하므로 이를 일반적인 구조의 로봇 핸드를 사용하여 조립부분품을 하나씩 조립한다면 작업 시간이 오래 걸린다. 조립 작업에서 가장 중요한 요소 중의 하나는 조립 시간으로, 조립 시간을 단축시키기 위해서 본 논문에서는 두 가지 방법을 제안하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
자동화 생산 공정에서 주로 사용되는 로봇 머니퓰레이터는 무엇인가? 현재 생산 현장에서 로봇을 사용한 자동화는 생산 제품의 핸들링, 팔레타이징, 용접, 도장 등 다양한 공정에서 이루어지고 있다[1]. 이러한 공정에 사용되는 로봇 머니퓰레이터로는 비교적 간단한 작업에 사용되는 직교형 및 수평다관절형 머니퓰레이터와 3차원 공간상에서 임의의 위치와 방향의 작업 점에 접근할 수 있는 수직다관절형 머니퓰레이터가 주로 사용되고 있다[2].
여유자유도 머니퓰레이터란 무엇인가? 특히 여유자유도 머니퓰레이터를 활용한 연구들도 다수 있는데, 여유자유도 머니퓰레이터란 주어진 작업을 수행하기 위해 필요한 자유도보다 더 많은 자유도를 가지고 있는 로봇 으로서 말단장치의 움직임을 생성하는데 다양한 자세를 취할수 있으므로 동작의 유연성이 좋아지고 로봇 시스템을 불안 정하게 하는 특이점(Singularity)을 더욱 용이하게 회피할 수있어 어려운 작업을 매우 효율적으로 수행할 수 있는 장점을 가진다[5]. 자동화 공정에 여유자유도 머니퓰레이터를 적용한 연구로는 산업용 여유자유도 로봇의 역기구학 해석 및 최적 동작 계획에 관한 연구[6], 자동차 제조 공정 중 실링 작업에 여유자유도 로봇을 사용한 연구[7] 등이 있다.
브레이크 모듈 조립 작업 시 브레이크 패드를 하나씩 조립하여 시간이 오래걸리는 일반적인 구조의 로봇 핸드를 대체할 수 있는 기기로 무엇을 사용할 수 있는가? 브레이크 모듈 조립 작업을 수행할 때, 두 개의 패드 라이 너와 두 개의 브레이크 패드를 토크 멤버에 조립하는 것이 필요한데 이를 일반적인 구조의 로봇 핸드를 사용하여 하나씩 조립한다면 작업 시간이 오래 걸리게 되어 생산성이 매우 떨어진다. 따라서 두 개의 패드 라이너와 두 개의 브레이크 패드를 동시에 파지할 수 있으며 토크 멤버도 동시에 파지할수 있도록 로봇 엔드 이펙터(End effector)를 설계, 제작하여 사용하였다. 제작된 엔드 이펙터는 총 다섯 개의 그리퍼 (Gripper)를 가지며 외형은 그림 5와 같다.
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참고문헌 (7)

  1. 유범상, 김경철, 이후관, 양창완, "산업용 로봇과 생산자 동화 기술," 한국로봇공학회학회지 제 6권, 제 2호, pp. 16-32, 2009. 

  2. Craig. John J, Introduction to Robotics, Prentice Hall, 2007. 

  3. 김동현, 박상신, 성영휘, "이형 제품간 접합 공정 로봇시스템," 로봇학회논문지 제 6권, 제 2호, pp. 141-146, 10, 2011. 

  4. 박찬훈, 박경택, "산업용 양팔로봇의 설계 및 제어," 한국정밀공학회지, 제 25권, 제 11호, pp.58-65, 2008. 

  5. Yoshikawa. T., "Manipulability and redundancy control of robotic mechanisms," Pro. of IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, pp.1004-1009, 1985. 

  6. 이종화, 김자영, 이지홍, 김동혁, 임현규, 류시현, "여유 자유도를 갖는 산업용 로봇의 역기구학 해석 및 최적 동작 계획," 로봇학회논문지, 제 7권, 제 1호, pp.35-44, 2012. 

  7. 성영휘, 주백석, "여유자유도 실링 로봇에서의 최적 경로 계획," 전기학회논문지, 제 61권, 제 12호, pp.1911-1919, 2012. 

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