[논문]스마트펙토리를 위한 듀얼암을 갖는 모바일 로봇의 유연제어에 관한 연구

이우송; 하언태; 정양근; 박인만

doi:10.21289/ksic.2016.19.2.069

스마트펙토리를 위한 듀얼암을 갖는 모바일 로봇의 유연제어에 관한 연구
A Study on Flexible Control of Dual Arm-Mobile Robot for Smart Factory 원문보기

한국산업융합학회 논문집 = Journal of the Korean Society of Industry Convergence, v.19 no.2, 2016년, pp.69 - 74

이우송 ((주)성산암데코) , 하언태 (미래기술연구소) , 정양근 (신라정보기술(주)) , 박인만 ((주)인템)

Abstract ▼ AI-Helper

This study proposes a new approach to design of the robust control application of a mobile manipulator with dual-arm. The mobil manipulator robot system consists of 12 DOF manipulators and a mobile robot. Kinematics of the robotics has been analyzed and simulated to verify reliability. A position-based torque control technique is applied to the robot by adding an outer loop to interact with the environment. Experimental studies of torque control applications of robot arm and interaction with a user operator are conducted. Experimental results has been proved that the robot arm performed regulated to follow the desired reference.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

본 논문에서는 스마트팩토리의 구현을 위한 이동로봇의 기구학을 이용하여 이동로봇 모션의 정밀제어에 관한 연구를 수행 하였으며, 로봇 아암 및 구동장치를 제어하기 위해 순기구학과 역기구학을 분석하고 시뮬레이션을 수행하였다. 위치기반의 모션 제어를 구현함으로써 힘 센서와 로봇의 위치만을 이용한 간단한 피드백제어 방식을 로봇에 적용하였다.
본 논문에서는 이동로봇의 위치 및 속도의 이동과 양팔의 관절 위치제어를 수행하고 대상체와의 협력 제어를 수행한다.

제안 방법

동역학의 모델링을 통해 위치기반 힘제어에 대한 시물레이션을 수행하였다. 카테시안 좌표와 조인트 값의 변환을 위한 역기구학이 사용되었으며, 로봇팔 끝 위치를 확인하기 위해서는 순기구학을 사용하였다.
두 바퀴 구동의 이동 로봇위에 양팔 로봇을 제작하여 결합하였다. 두 바퀴로 움직이는 로봇은 좁은 공간에서의 움직임이 자유로운 장점이 있지만 항상 균형을 유지해야 한다[9].
위치기반의 임피던스 힘 제어는 외부의 힘의 변화량에 따라 위치를 제어하는 방법으로 기존의 시스템의 제어구조 를 변경하지 않고 힘 제어를 구현할 수 있는 장점이 있다. 위치기반 힘제어 방식의 성능은 실험을 통하여 검증하였다.
본 논문에서는 스마트팩토리의 구현을 위한 이동로봇의 기구학을 이용하여 이동로봇 모션의 정밀제어에 관한 연구를 수행 하였으며, 로봇 아암 및 구동장치를 제어하기 위해 순기구학과 역기구학을 분석하고 시뮬레이션을 수행하였다. 위치기반의 모션 제어를 구현함으로써 힘 센서와 로봇의 위치만을 이용한 간단한 피드백제어 방식을 로봇에 적용하였다. 무선통신기반 무인 원격제어 장치를 이 용해 힘을 궤환을 받는 시스템을 구현하여 토크 제어를 구현함으로써 복잡한 공정의 생산지원의 응용의 가능성을 보였다.
힘 추종 실험을 위하여 힘 센서를 로봇 팔의 끝에 장착 하였으며，로봇 팔 끝의 힘을 제어하기 위해 햅틱 장치를 사용함으로써 그림 4의 힘 피드백 시스템을 구현하였다.

이론/모형

동역학의 모델링을 통해 위치기반 힘제어에 대한 시물레이션을 수행하였다. 카테시안 좌표와 조인트 값의 변환을 위한 역기구학이 사용되었으며, 로봇팔 끝 위치를 확인하기 위해서는 순기구학을 사용하였다.[4, 5]
힘 작용 방식은 로봇의 팔 끝에 힘 센서를 장착하과 그 힘을 모니터링 하면서 제어를 한다. 힘 제어 방식으로는 다양한 방식이 제안되었으나[11-13] 본 논문에서는 위치기반 임피던스 힘제어 방식을 적용하였다. 인간과의 협조 제어를 위해 로봇 팔의 3축에 대한 힘제어를 수행한다.

성능/효과

위치기반의 모션 제어를 구현함으로써 힘 센서와 로봇의 위치만을 이용한 간단한 피드백제어 방식을 로봇에 적용하였다. 무선통신기반 무인 원격제어 장치를 이 용해 힘을 궤환을 받는 시스템을 구현하여 토크 제어를 구현함으로써 복잡한 공정의 생산지원의 응용의 가능성을 보였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	대부분의 서비스로 봇은 어떤 구조를 갖는가?	이동성도 확보하고 무엇보다 안정적이기 때문이다. 이처럼 대부분의 서비스로 봇은 이동로봇 기반에 로봇 팔을 장착한 모바일 매니풀레이터 구조를 갖는다.
	양팔 로봇에 힘제어 기술이 요구되는 이유는 무엇인가?	위치제어기술에 더하여 요구되는 기술이 힘제어 기술이다. 가정에서 로봇이 하게 될 작업의 대부분은 대상체와 접촉을 이루기 때문이다. 대상체와 작업을 수행할 때도 정확한 위치제어 기반에 접촉 힘제어 기술이 함께 적용되어야 성공적으로 수행할 수 있다.
	양팔 로봇의 작업은 어떤 기술로 구성되는가?	이동성보다는 양팔의 작업성이 중요하게 요구되므로 대 부분의 양팔 로봇의 작업은 영상을 기반으로 하는 정확한 위치제어기술 중심으로 구성되어 있다[5,6]. 하지만 위치제어 기술로는 작업의 한계가 있다.

참고문헌 (9)

M. Raibert and J. J. Craig, "Hybrid position and force control of manipulators," ASME Journal of Dynamics Systems, Measurement, and Control, pp. 126-133, 1981.
J. K. Ahn and S. Jung, "Implementation and control of an extendable and separable mobile robot manipulator for indoor service," Journal of Institute of Electronics Engineering, SC, no. 1, pp. 39-46, 2011.
H.-J. Lee and S. Jung, "Balancing control of a two wheeled mobile robot system," Journal of Institute of Electronics Engineering, SC, no. 6, pp. 468-474, 2011.
C. H. Park and K. T. Park, "Design and control of industrial dual arm robot," Korean Society of Precision Engineering, vol. 25, no. 11, pp. 58-65, 2008.
S. Jung and T. C. Hsia, "Neural network impedance force control of robot manipulator," IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 45, no. 3, pp. 451-461, 1998.

상세보기
Segway, "http://segway.com
H. W. Jeon and S. Jung "Implementation of an embedded system for an interaction between robot arm and human arm based on force control," Journal of Institute of Control, Robotics, and Systems (in Korean), vol. 15, no. 11, pp. 1096-1101, 2009.

원문보기 상세보기
M. S. Choi, S. J. Lim, J. Y. Lee, C. S. Han, "Cooperative path planning for redundant dual-arm robot using low-dimensional sampling-based algorithm," International Federation of Automatic Control(IFAC), 2010.
R. J. Anderson and M. W. Spong, "Hybrid impedance control of robot manipulators," Proc. of IEEE Conference on Robotics and Automations, pp. 549-556, 1988.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증