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로봇핸드 핑거의 설계 및 운동학적 해석에 관한 연구
A study on Design and Kinematics Analysis of Robot Hand Fingers 원문보기

한국산업응용학회 논문집 = Journal of The Korean Society of Industrial Application, v.18 no.4, 2015년, pp.231 - 240  

원종범 ((주)SMEC) ,  하언태 ((주)미래기술연구소) ,  김병창 (토탈엔지니어링(주)) ,  조상영 (경남대학교 첨단공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, it was presented to design and analyze the kinematics of grasping a rigid object by means of multi-degrees-of-freedom hand fingers. It is shown firstly that a set of kinematic equation describing dynamics system of the arm and object together with geometric constraint of tight area-co...

주제어

#Fresh air load reduction system   #Underground pit   #Geothermal energy  

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  • 2는 소프트 팁의 구름 운동에 따른 대상물과의 접촉점 거동을 나타내고 있다. 각 손가락이 회전 운동을 함에 따라 접촉점은 대상물의 측면을 미끄러짐 없이 구름 회전운동을 한다고 가정한다. 그러면 접촉 거리 Y i′ 는 기구학적 관계에 의하여 식(9), (10)과 같이 표현된다[15],[16].
  • 로봇은 평면 작업공간에서 물체를 파지하며 물체는 마찰을 무시할 수 있는 평면상에 놓여 있다고 가정한다. 각 손가락 끝단에는 인간의 손가락 특성을 고려하여 변형 가능한 소프트 재료로서 반구 형태의 팁을 부착한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
손가락 로봇의 파지 동작과 다르게 인간의 손가락은 어떻게 동작하는가? 손가락 로봇에 의한 파지 동작에 대하여 수행된 대부분의 연구에서는 손가락로봇과 대상물을 강체로 가정하고 물체는 손가락로봇과의 점접촉에 의하여 파지되는 것으로 해석되고 있다[5]. 그러나 실제 인간의 손가락 표면은 강체가 아닌 변형 물질이며 대상물의 파지 동작은 점접촉이 아닌 면 접촉으로 동작된다. 
손가락 로봇에 적용되는 방법은 무엇인가? 기존의 연구 내용에서는 손가락 로봇이 대상 물을 파지할 때 로봇 끝단과 물체와의 동적 관계를 구름과 미끄럼 접촉으로 가정하여 운동 모델을 유도하고 이를 근거로 로봇에 피드-포워드 방법을 적용하고 있다[5],[6]. 이때 대상물의 운동은 고려 하지 않아 물체의 정량적 파지 성능을 평가하기는 어렵다.
인간의 손가락이 수행하는 동작을 손가락 로봇이 대행할 수 없는 것은 무엇이 있는가? 고정도의 작업을 위하여 높은 정밀도로 설계/제작된 손가락 로봇이라 할지라도 인간의 손가락이 수행할 수 있는 모든 동작을 완벽하게 실현하는 것은 불가능하며, 실제 작업 현장에서 사용되고 있는 손가락 로봇은 대부분 개루프 제어를 통한 단순하고 반복적인 작업만을 수행하고 있다. 인간의 손가락이 수행하는 동작을 손가락 로봇이 대행할 수 없는 것은 기구학적인 문제뿐만 아니라 파지 동작에 대한 학습 능력의 부족, 감각 기관의결여 등이다[1]-[3]. 또한 손가락 로봇의 성능 제약은 파지 동작에 대한 모델 구축과 이에 대한 기구학적 및 역학적 해석 등에 대한 연구가 충분하지 못했기 때문이다[4].
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참고문헌 (16)

  1. K. T. Park, S. S. Kim, S. Y. Yang, B. R. Lee and K. K. Ahn, "Research of Static Grasping for Handling Tasks in Field- Robot", ICASE, pp. 2895-2898, 2001. 

  2. R. S. Fearing, "Simplified grasping and manipulation with dexterous robot hand", IEEE Trans. Robot. Autom., pp. 188-195, 1986. 

  3. Y. Yokokohji, M. Sakamoto and T. Yoshikawa, "Vision aided object manipulation by a multifingered hand with soft fingertips", Proc. IEEE Int. Conf. Robot. Autom., pp. 3201-3208, 1999. 

  4. T. Schlegl, M. Buss, T. Omata, G. Schmidt, "Fast dextrous re-grasping with optimal contact forces and contact sensor-based impedance control", Robot. Autom., Proceedings 2001 ICRA. IEEE Int. Conf. Vol. 1,pp. 103-108, 2001. 

  5. J. C. Trinkle, "A quasi-static analysis of dexterous manipulation sliding and rolling contact", Proc. IEEE Int. Conf. Robot. Autom., Scotsdale, AZ, pp. 788-793, 1989. 

  6. N. Y. Chong, D. Choi and H. Suh, "A generalized motion/force planning strategy for multifingered hands using both rolling and sliding contacts", Proc. IEEE/RSJ Int. Conf. Intell. Robots Syst., Yokohama, Japan, pp. 113-120, 1993. 

  7. A. B. A. Cole, J. E. Hauser and S. S. Sastry, "Kinematics and control of multifingered hands with rolling contact", IEEE Trans. Autom. Control, Vol. 34, No. 4, pp. 398-404, 1989. 

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  8. E. Paljug, X. Yun and V. Kumar, "Control of rolling contacts in multi-arm manipulation", IEEE Trans. Robot. Autom., Vol. 10, No. 4, pp. 441-452, 1994. 

    상세보기 crossref

  9. H. Kaswasaki, S. Ito and R. B. Ramli, "Adaptive decentralized coordinated control of multiple robot arms", Preprints IFAC Symp. Robot Control, pp. 461-466, 2003. 

  10. S. Arimoto, Pham T, Hyun-Yong H, Zoe. D, "Dynamics and control of a set of dual fingers with soft tips", Robotica, Vol. 18, No. 1, pp. 71-80, 2000. 

    상세보기 crossref

  11. S. Arimoto, K. Tahara, M. Yamaguchi, P. T. Nguyen, H. Y. Han, "Principle of Superposition for Controlling Pinch Motions by Means of Robot Finger with Soft Tips", Robotica, Vol. 19, pp. 39-47, 2001. 

  12. T. Naniwa, S. Arimoto, L. Whitcomb, "Learning control for robot tasks under geometric constraints", IEEE Trans. on Robot. Autom., Vol. 11, No. 3, pp. 432-441, 1995. 

  13. P. Akella, M. Cutkosky, "Manipulating with soft fingers", Proc. IEEE Int. Conf. Robot. Autom., Vol. 2, pp. 764-769, 1989. 

  14. 심재군, 한현용, 양순용, 이병룡, 안경관, 김성수, "소프트-팁이 장착된 듀얼-핑거의 안정적 파지 제어에 관한 연구", 한국공작기계학회 추계학술대회 논문집, pp. 219-224, 2002. 

  15. C. C. Cheah, S. Kawamura, S. Arimoto, "Feedback Control for Robotic Manipulator with Uncertain Kinematics and Dynamics", IEEE Int. Conf. Robot. Autom., pp. 3607-3612, 1998. 

  16. 엄혁, 최종환, 김승수, 한현용, 양순용, 이진걸, "듀얼-핑거의 안정적 파지 운동 제어에 관한 연구", 한국공작기계학회논문집, Vol.14, No. 4, pp. 81-88, 2005. 

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