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자기 균형 기능이 있는 외발 전동 손수레 개발
Development of a Self Balancing Electric Wheelbarrow 원문보기

한국융합신호처리학회논문지 = Journal of the Institute of Convergence Signal Processing, v.21 no.1, 2020년, pp.21 - 28  

이명섭 (금오공과대학교 전자공학부) ,  성영휘 (금오공과대학교 전자공학부)

초록
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본 논문에서는 새로운 형태의 전동 외발 손수레를 제안하였다. 제안된 전동 외발 손수레는 작업 동작을 감지하여 작업자의 의도에 따라 안전하고 균형을 잃지 않도록 하면서 자동으로 외발 손수레를 이동시킬 수 있도록 해 준다. 작업자가 손수레의 손잡이를 잡고 위 아래로 기울이면 외발 손수레에 장착된 방위각 센서를 이용하여 전후 방향의 각도인 피치각을 감지하고 이를 전후진 이동 의도로 간주하여 각도의 크기에 비례하는 속력으로 손수레의 바퀴를 가감속 제어하여 전후진시킨다. 또한 기존 손수레와 달리 적재함에도 추가의 자유도를 부가하여 회전할 수 있도록 하였고, 작업 중 손수레가 좌우 방향으로 기울어질 때 기울기인 롤각을 감지하고 이를 기반으로 하여 적재함이 항상 지면과 수평을 유지할 수 있도록 위치 제어하여 작업자가 손수레의 균형을 잃지 않고 안전하고 쉽게 손수레를 운전할 수 있도록 해 준다. 농업 현장이나 산업 현장에서 실제로 사용할 수 있도록 DC 모터와 인휠모터, 모터 드라이버, 2축 방위각 센서와 저가의 마이크로 컨트롤러를 사용하여 경제적이고 효율적인 제어 시스템을 구성하고 기구부 설계 제작도 수행하였다. 또한 피치각의 변화만 있는 경우, 롤각의 변화만 있는 경우, 그리고 피치각과 롤각이 동시에 변화하는 경우에 대한 실험을 통해 개발된 전동 외발 손수레의 안정성과 유용성을 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, a new type of electric wheelbarrow is proposed and developed. The developed electric wheelbarrow is equipped with an attitude reference system(ARS) sensor, which consists of 3-axis acceleration sensor and 2-axis Gyro sensor so that it can estimate pitch angle and roll angle. When an o...

주제어

#외발 전동 손수레   #자기 균형   #2축 제어   #ARS 센서  

참고문헌 (11)

  1. "Segwey", http://www.segway.com 

  2. 조정우, 박귀태, "세그웨이형 2륜 이동로봇의 하드웨어 설계방법,"전자공학회 논문지, 제46권 SC편, 제5호, pp. 322-328, 2009 

  3. 송영근 외, "자세 안정화 전동 외발 스쿠터," 한국정밀공하괴 2013년도 추계학술대회논문집, pp. 319-320, 2013. 

  4. 이형민, 백주훈, 진용기, 권준호, 김성현, "자동 외바퀴 스케이트보드 개발," 2010년 정보 및 제어 학술대회 논문집, pp. 356-357, 2010. 

  5. 이승준, 이종현, 신혜정, 정슬,"외바퀴 이동로봇 제어 및 설계," KACC 2009, pp. 333-336, 2009. 

  6. 이종현, 신혜정, 정슬,"덕티드 팬을 이용한 외바퀴 자전거로봇의 균형 제어," Journal of Institute of Control, Robotics and Systems, vol. 20, no. 9, pp. 895-899, 2014. 

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  7. 황종명, 배동석, 이장명, "외바퀴 로봇의 Yaw 방향회전 제어,"로봇공학회 논문지, 제3권, 제4호, pp. 331-337, 2008. 

  8. 최용준, 류정래, 도태용, "역진자형 전동 스쿠터의 조향 시스템,"Journal of Institute of Control, Robotics and Systems, vol. 20, no. 9, pp. 942-949, 2014. 

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  9. 민형기, 김지훈, 윤주한, 정은대, 권성하, "밸런싱 로봇 제어,"Journal of Institute of Control, Robotics and Systems, vol. 16, no. 12, pp. 1201-1207, 2010. 

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  10. 윤재무, 이재경, 이장명, "모바일 역진자의 효율적 수평유지 기법,"제어자동화시스템공학 논문지, 제13권, 제7호, pp. 656-663, 2007. 

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  11. 김성필, "칼만필터의 이해," 아진, 2012. 

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