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가상질량과 저주파통과필터에 의한 햅틱 시스템의 안정성 영역에 관한 연구
A Study for the Effect of a Virtual Mass with a Low-Pass Filter on a Stability of a Haptic System 원문보기

융ㆍ복합기술연구소 논문집 = Journal of institute of convergence technology, v.7 no.2, 2017년, pp.25 - 30  

이경노 (한국교통대학교 기계자동차항공공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents the effects of a virtual mass with a low-pass filter on the stability boundary of a virtual spring in the haptic system. In general, a haptic system consists of a haptic device, a sampler, a virtual impedance model and zero-order-hold. The virtual impedance is modeled as a virtua...

주제어

#햅틱시스템   #안정성 영역   #가상질량   #저주파통과필터   #가상임피던스모델  

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

문제 정의

  • 본 연구에서는 가상질량이 가상 임피던스에 포함될 때, 이를 실제적으로 구현하기 위해 추가된 저주파통과필터 (LPF; LowPass Filter)가 시스템의 안정성 영역에 미치는 영향을 살펴보고자 한다.

가설 설정

  • 가상 임피던스 모델은 Fig. 1과 같이 가상질량 (Mw)과 가상스프링(Kw)으로 구성된다고 가정한다. 사용자에 의해 변화된 변위 (x)와 측정된 가속도 (#)에 의해 사용자에게 전달되는 반력의 크기는 식 (1)과 같다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
햅틱장치의 동역학적 모델은 어떤식으로 모델화 되는가? 햅틱장치의 동역학적 모델은 햅틱장치의 질량(Md)와 햅틱장치의 댐핑상수(Bd)를 이용하여 2차 미분방적식으로 모델화된다. 그리고 샘플-홀드 방식은 영차홀드(ZOH)을 이용하며, 그 관련식은 (2)와 같다.
햅틱시스템의 안정성을 유지하기 위해서는 무엇을 해야하는가? 이 시스템은 사용자에게 반력을 전달해주는 장치이기 때문에 과도한 반력의 전달은 사용자에게 위험할 뿐만 아니라, 시스템을 불안정하게 만드는 요인이 된다. 따라서 햅틱시스템의 안정성을 유지하기 위해서 사용자에게 전달할 수 있는 반력의 영역을 분석하거나 구성 요소들 사이의 상호관계를 해석하여 이를 가상환경 모델의 임피던스 설계에 반영한다. Colgate1)는 햅틱장치의 댐핑상수, 샘플링주기, 가상스프링상수 사이의 관계를 유도했으며, Gil2)은 가상댐퍼 추가에 따른 시스템 안정성 조건의 변화를 연구하였다.
햅틱시스템의 문제점은 무엇인가? 가상환경과의 역감적인 상호작용을 위해서 햅틱시스템이 이용된다. 이 시스템은 사용자에게 반력을 전달해주는 장치이기 때문에 과도한 반력의 전달은 사용자에게 위험할 뿐만 아니라, 시스템을 불안정하게 만드는 요인이 된다. 따라서 햅틱시스템의 안정성을 유지하기 위해서 사용자에게 전달할 수 있는 반력의 영역을 분석하거나 구성 요소들 사이의 상호관계를 해석하여 이를 가상환경 모델의 임피던스 설계에 반영한다.
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참고문헌 (6)

  1. J. E. Colgate and G. Schenkel, "Passivity of a class of sampled-data systems: Application to Haptic Interfaces," Journal of Robotic Systems, vol.14, no. 1, pp.37-47, 1997. 

    상세보기 crossref

  2. J. J. Gil, E. Sanchez, T. Hulin, C. Preusche, and G. Hirzinger, "Stability boundary for haptic rendering: influence of damping and delay," IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, Roma, Italy, 10-14 April, 2007, pp.124-129. 

  3. K. Lee, "Stability of haptic system with consideration for sample-and-hold methods and properties of haptic device," Journal of the Korea Academic Industrial cooperation Society, vol. 14, no. 11, pp. 5338-5343, 2013. 

    원문보기 상세보기 crossref

  4. K. Lee, "Stability analysis of a haptic system with a first-order-hold method," Journal of Institute of Control, Robotics and Systems, vol. 20, no. 4, pp. 389-394, 2014. 

    원문보기 상세보기 crossref

  5. N. Colonnese and A. Okamura, "M-Width: Stability and Accuracy of Haptic Rendering of Virtal Mass," Robotics: Science and Systems. Sydney, Austrailia, July 9-13, 2012. 

  6. K. Lee, "A study on the stability boundary of a virtual spring model with a virtual mass," Journal of Institute of Convergence Technology, vol. 20, no. 4, pp. 389-394, 2016. 

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