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[국내논문] 고열 단조부품 핸들링을 위한 로봇 그리퍼의 방위 및 포지션 정밀제어에 관한 연구
A Study on a Precise Control of Position and Orientation of Robot Gripper for Forming Parts Handling in High Temperature 원문보기

한국산업융합학회 논문집 = Journal of the Korean Society of Industry Convergence, v.19 no.2, 2016년, pp.88 - 94  

정양근 (경남대 대학원 첨단공학과) ,  김민성 (경남대학교 대학원 첨단공학과) ,  조상영 (경남대학교 대학원 첨단공학과) ,  원종범 ((주)SMEC) ,  원종대 ((주)영창로보테크) ,  한성현 (경남대학교 기계공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we describe a new approch to control method of a four joints-robot gripper for the purpose of parts assemblying. The robot gripper is specifically modeled by using a 3D CAD program (ANSYS), considering artificial grippers, and then the proposed control method is illustrated through th...

Keyword

#Intelligent Gripper   #Precise Control   #Force Control   #Position and Orientation  

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

문제 정의

  • 본 연구에서는 로봇 그리퍼의 효과적인 제어법에 대해서 논하고자 한다. 분산 구동 메커니즘을 내장한 로봇 핑거의 기구학적 해적 및 토크 최적화 문제를 다루고 있으며, 수치적 접근을 통해 토크의 증대 및 최적 이동자 위치를 확인한다.
  • 그리고 로봇 핑거의 제어 입력은 각 관절 당 4개씩 총4개가 필요하기 때문에, 토크 분배법 등의 다양한 자세 제어 방법을 생각할 수 있다. 하지만 본 연구에서는 이동자의 위치가 로봇 핑거의 성능에 미치는 영향을 평가하는 것이 목표이며, 이를 위해서 이동자의 기준 경로를 추종할 수 있는 PI 제어기를 설계하였다. 각 관절당 2개의 제어 입력 중 하나는 로봇 그리퍼의 자세를 제어할 수 있도록 하며, 나머지 하나는 이동자의 최적 위치를 추종하도록 한다.
  • 본 연구에서는 4마디 4관절의 로봇 그리퍼의 플렉시블 제어방법을 연구하였다. 그리퍼 제어 및 구동 메커니즘은 로봇 그리퍼의 성능 향상을 위한 중요한 설계변수를 제공하기 때문에, 이동자의 자세 및 위치를 통해 최대 10개의 종류의 물건을 그리핑 할 수 있는 정도의 성능 향상을 얻을 수 있었다.

가설 설정

  • 이동자의 추력에 의해 로봇 핑거의 각 관절에 가해지는 토크를 유도하기에 앞서 문제의 복잡성을 피하기 위해, 다음의 가정을 고려하도록 한다.[7,8]
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
그리퍼 특징은? 로봇 그리퍼에 내장된 분산 제어 메커니즘은 사람 손가락에 분포한 근육의 관찰 및 분석으로부터 제안되었다[1-3]. 그리퍼에는 무수히 많은 근육이 마디에 고르게 분포되어 있으며, 이로 인해서 핑거가 섬세하고 유연한 동작이 가능하다. 손가락 마디에 분포된 각각의 근육은 다수의 힘의 작용점이 분산되어 있는 것으로 간주할 수 있다.
로봇 그리퍼에 내장된 분산 제어 메커니즘의 장점은? 손가락 마디에 분포된 각각의 근육은 다수의 힘의 작용점이 분산되어 있는 것으로 간주할 수 있다. 또한 고정된 관절 각에 대해서 이동자의 위치를 변경할 수 있는 이 메커니즘은 그리퍼의 분포된 근육들의 힘의 작용점이 연속적으로 분산된 것처럼 그리퍼 운동 시 그리퍼의 자세에 따라 최적의 성능을 얻을 수 있는 장점이 있다. 따라서 이러한 특징은 경량의 고출력 로봇 핸드 설계를 가능하게 해주는 중요한 요소이다.
로봇 그리퍼에 내장된 분산 제어 메커니즘은 어디서 영감을 받았는가? 로봇 그리퍼에 내장된 분산 제어 메커니즘은 사람 손가락에 분포한 근육의 관찰 및 분석으로부터 제안되었다[1-3]. 그리퍼에는 무수히 많은 근육이 마디에 고르게 분포되어 있으며, 이로 인해서 핑거가 섬세하고 유연한 동작이 가능하다.
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참고문헌 (12)

  1. L. E. Pezzin, T. R. Dillingham, E. J. MacKenzie, P. Ephraim, and P. Rossbach, "Use and satisfaction with prosthetic limb devices and related services,"Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, vol. 85, pp. 368-375, 2004. 

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  2. C. Cipriani, M. Controzzi, F. Vecchi, and M. C. Carrozza, "Embedded hardware architecture based on microcontrollers for the action and perception of a transradial prosthesis,"Proc. of the 2nd Biennial IEEE/RAS-EMBS International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics Scottsdale, pp. 848-853, 2008. 

  3. Y. J. Shin, K.-S. Kim, and S. Kim, "Application of sliding actuation mechanism to robot finger," 2009 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, pp. 550-553, 2009. 

  4. Y. J. Shin and K.-S. Kim, "Distributed actuation mechanism for a finger-type manipulator: theory & experiments,"IEEE Transactions on Robotics, vol. 26, no. 3, pp. 569-575, June 2010. 

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  5. Y. J. Shin, K.-S. Kim, and S. Kim, "BLDC motor driven robot finger design using the sliding actuation principle,"International Conference on Cybernetics and Intelligent Systems & Robotocs, Automation and Mechatronics, pp. 550-553, 2010. 

  6. S. Kock and W. Schumacher, "A parallel x-y manipulator with actuation redundancy for high-speed and active-stiffness application,"IEEE International Conference on Robotics and Automation, vol. 3, pp. 2295-2300, 1998. 

  7. T. Maeno and T. Hino, "Miniature five-fingered robot hand driven by shape memory alloy actuators,"Proc. of the 12th IASTED International Conference Robotics and Applications, pp. 174-179, 2006. 

  8. R. Balasubramanian and Y. Matsuoka, "Biological stiffness control strategies for the ACT (Anatomically Correct Testbed) hand,"Proc. of 2008 IEEE International Conference on Robotics & Automation, pp. 737-742, 2008. 

  9. J. B. Rosmarin and H. H. Asada, "Synergistic design of a humanoid hand with hybrid DC motor sma array actuators embedded in the palm,"2008 IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 773-778, 2008. 

  10. N. Tsujiuchi, T. Koizumi, S. Nishino, Hiroyuki Komatsubara, T. Kudawara, and M. Hirano, "Development of pneumatic robot hand and construction of master-slave system,"Journal of system design and dynamics, vol. 2, no. 6, pp. 1306-1315, 2008. 

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  11. N. H. Chuc, J. K. Park, N. H. L. Vuong, D. Kim, J. C. Koo, Y. Lee, J.-D. Nam, and H. R. Choi, "Multi-jointed robot finger driven by artificial muscle actuator,"2009 IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 587-592, 2009. 

  12. V. Bundhoo, E. Haslam, B. B. Birch, and E. J. Park, "A shape memory alloy-based tendon-driven actuation system for biomimetic artificial fingers, part I: design and evaluation,". Robotica, vol. 27, pp. 131-146, 2009. 

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