초록 ▼

▷ 본 연구 과제는 공압구동식 관정릉 사용한 3관절 4가락의 인간형 로봇 손을 개발하는 것이 목표로서, 주된 연구내용은 다음과 같다. - 공압구동식 3관절 손가락의 설계 및 제작 - 3관절 4손가락 로봇 손의 설계 및 제작 - 손가락 관절 제어용 소형 공압 비례제어밸브이 설계 및 제작 - 12자유도 로봇 손 제어기의 구성 - 3관절 손가락에 대한 위치제어 및 파지력 제어 알고리듬 개발

▷ 본 연구 과제는 공압구동식 관정릉 사용한 3관절 4가락의 인간형 로봇 손을 개발하는 것이 목표로서, 주된 연구내용은 다음과 같다. - 공압구동식 3관절 손가락의 설계 및 제작 - 3관절 4손가락 로봇 손의 설계 및 제작 - 손가락 관절 제어용 소형 공압 비례제어밸브이 설계 및 제작 - 12자유도 로봇 손 제어기의 구성 - 3관절 손가락에 대한 위치제어 및 파지력 제어 알고리듬 개발 - 3과절 4손가락 로봇 손의 파지제어 알고리듬 개발 ▷ 손가락 관절의 최대 구동 토오크는 2Nm이상을 목표로 하였으나, 로테이터의 마찰손실과 공압 비레제어밸브의 압력손실때문에 최대 1.6Nm을 달성하였다. 로봇 손의 위치 제어 오차는 ±1%이내, 파지력 제어 오차는 ±10%이내를 달성하였다. 파지 물체를 손가락으로 회전 또는 이동시킬 때의 compliance 제어 방법으로서 impedance 제어 방식을 응용하였다. 이 impedance 제어 방식을 이용한 파지 실험에서는 공압 구동방식의 장점으로서 기대하였던 만족스러운 결과를 얻을 수 있었다. 그리고 미지의 환경에서 이미 알고 있는 형상의 물체를 파지할 때 충격없이 신속하게 파지할 수 있도록 손끝에 근접센서를 부착시키는 방안을 고안하였다. 공압 서보밸브 즉, 비례제어밸브를 개발함에 있어서는 두개의 안정된 모델을 고안하였고, 특히 4손가락 로봇 손의 제작을 위해 필요한 12개의 4/3-way형 비례제어밸브를 자체 제작하여 균일한 특성을 얻을 수 있었다.

목차 Contents

• 제 1 장 서론...12
• 제 2 장 국내외 개술개발 현황...16
• 참고문헌...24
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과...25
• 3.1 공압구동식 로봇 손의 설계...25
• 가. 손가락 1차 버젼의 구조...28
• 나. 손가락 2차 버젼의 구조...39
• 다. 4손가락 로봇 손의 구조...50
• 3.2 소형 공압 비례제어 밸브의 개발...54
• 가. 플래퍼형 2/3-way 소형 공압 비례제어밸브의 개발...54
• 나. 플래퍼형 3/4-way 소형 공압 비례제어밸브의 개발...69
• 다. 소형 공압 비례제어밸브용 비례전자석의 설계...85
• 3.3 로봇 손 제어기의 구성...94
• 3.4 손가락 관절의 제어...102
• 가. 토오크 제어...102
• 나. 관절 회전각 제어...109
• 3.5 3관절 손가락의 제어...117
• 가. 순기구학 및 역기구학...117
• 나. 핑거팁의 위치제어...123
• 3.6 4손가락 로봇 손의 제어...128
• 가. 순기구학 및 역기구학...128
• 나. 2손가락의 임피던스 제어...143
• 다. 4손가락의 임피던스 제어...158
• 3.7 파지 동작 제어...182
• 가. 근접센서를 이용한 손가락 관절의 파지 동작 제어...182
• 나. 근접센서를 이용한 2손가락 파지 동작의 제어...194
• 제 4 장 연구개발 목표 달성도 및 대외 기여도...214
• 제 5 장 연구개발 결과의 활용 계획...217