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제안 방법
- 본 논문에서 설계한 안전 관절 조인트는 세 개의 원형 구멍 (Hole groove)이 120° 간격으로 배치된 디스크 1과 세 개의 볼이 반구 형태로 돌출된 디스크 2 (Fig.1)가 맞물려 준-기구 커플링 (Quasi-kinematic coupling)[3]을 구성하며, 외부에서 허용된 임계치 이상의 힘이 가해지기 전까지 커플링과 같은 역할을 수행하여 구동부의 동력을 피동부에 전달하게 된다.
- 이에 비해 외부에서 가해지는 힘에 반응할 수 있는 물리적인 기계장치를 활용한 수동형 컴플라이언스 (compliance)방식은 보다 즉각적인 반응과 로봇의 낮은 생산단가, 제작 및 제어의 용이성을 확보할 수 있는 장점이 있다[1]. 본 논문에서는 기구 커플링 (Kinematic coupling)[2]과 볼 캐스터 (Ball caster)를 이용하여 소형, 경량화를 구현한 가변-강성형 수동 컴플라이언스 안전 관절을 설계하고 제작하였다.
- 안전 관절은 로봇 매니퓰레이터의 갑작스러운 충격에 대해 조인트로 가해질 토크를 신속하게 차단하고 무강성을 가짐으로써 인체와의 충격에 대해 상해를 예방하고 조인트 자체의 파손을 방지한다. 본 논문에서는 기구 커플링과 볼 캐스터를 안전 관절 설계에 적용하여 기존에 연구되었던 가변 강성 장치들의 문제를 해결함과 동시에 메커니즘을 하나의 요소에 집중하고 강성변화의 핵심 요소를 3차원으로 배치하여, 작동공간의 효율성이 높은 집적화된 디자인을 완성함은 물론 강성 조절의 용이성을 극대화하였다. 임의의 시스템에도 쉽게 적용할 수 있는 모듈화 된 구조의 시작품을 완성하였으며, 설계된 안전관절의 성능평가를 위한 플랫폼을 설계하였다.
- 본 논문에서는 기구 커플링과 볼 캐스터를 안전 관절 설계에 적용하여 기존에 연구되었던 가변 강성 장치들의 문제를 해결함과 동시에 메커니즘을 하나의 요소에 집중하고 강성변화의 핵심 요소를 3차원으로 배치하여, 작동공간의 효율성이 높은 집적화된 디자인을 완성함은 물론 강성 조절의 용이성을 극대화하였다. 임의의 시스템에도 쉽게 적용할 수 있는 모듈화 된 구조의 시작품을 완성하였으며, 설계된 안전관절의 성능평가를 위한 플랫폼을 설계하였다. 본 연구를 통해 개발된 서비스 로봇용안전관절은 향후 안전 조인트의 활용을 통해 조인트부에 필요했던 복잡한 안전 제어 알고리즘과 제반 장치를 대체하고 로봇의 경량화와 제작의 편의성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.
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