초록 ▼

산업용 로봇은, 산업체의 생산성을 향상시키기 위한 생산자동화, 고속화 및 정밀화에 따라, 운동정밀도의 향상과 더불어 생산성 향상을 위한 설계가 대단히 중요하게 되고 있다.
본 연구에서는 산업용로봇을 3차원 능동기구로 취급하여 능동기구의 일반운동 방정식을 Hartenberg - Denavit 좌표계에 따라 분석한 다음 그 결과를 설계에 반영시켜 생산성 향상과 운동정밀도를 고려한 최적설계를 수행하였다.
이렇게 최적설계된 3차원 능동기구의 타당성 및 설계최적성을 검토하고 또 앞서 이론적으로 수행된 운동오차 분석

산업용 로봇은, 산업체의 생산성을 향상시키기 위한 생산자동화, 고속화 및 정밀화에 따라, 운동정밀도의 향상과 더불어 생산성 향상을 위한 설계가 대단히 중요하게 되고 있다.
본 연구에서는 산업용로봇을 3차원 능동기구로 취급하여 능동기구의 일반운동 방정식을 Hartenberg - Denavit 좌표계에 따라 분석한 다음 그 결과를 설계에 반영시켜 생산성 향상과 운동정밀도를 고려한 최적설계를 수행하였다.
이렇게 최적설계된 3차원 능동기구의 타당성 및 설계최적성을 검토하고 또 앞서 이론적으로 수행된 운동오차 분석의 정당성을 입증하기 위해 3차원 능동 기구를 골격으로 하는 로봇의 모델을 제작하여 실험을 실시하였다. 또 산업용 로봇은 teaching 작업이 가능하므로 실험용 로봇의 모델도 손으로 teaching 작업이 가능하도록 작동장치(direct drive)를 사용하였다.
이렇게 이론적인 접근법에 따른 결과를 실험적으로 검증하므로서 학계는 물론 산업체에 산업용 로봇의 운동정밀도 해석과 최적설계에 대한 방안 및 그 자료와 정보를 제공하였다.

Abstract ▼

As industrial robots become a very important tool for productivity improvement which requires automation of production, high speed production, and accuracy improvement, its design for improving productivity and motion accuracy grows significant and critical.
In this study, the industrial robot

As industrial robots become a very important tool for productivity improvement which requires automation of production, high speed production, and accuracy improvement, its design for improving productivity and motion accuracy grows significant and critical.
In this study, the industrial robot was considered as a 3 dimensional (3-D) active mechanism and the general motion equation of the mechanism is derived using Hartenberg-Denavit coordinate system. Employing the motion equation the error analysis is carried out for the 4 parameters and the results were reflected to be used for the optimal design of robot in which the productivity and motion accuracy are improved. The feasibility and optimality of the derived 3-D active mechanism were experimentally investigated through a model of robot built based on a 3-D active mechanism.
The industrial robot generally receives input data by means of teaching and the model of robot was designed to be driven directly so that it may be taught manually.
By experimentally proving the results obtained from the theoretical approach, the scheme for motion accuracy analysis of industrial robot and its optimal dPsign can be supplied together with useful data and information to industrial field as well as academic field.

목차 Contents

• 1. 서론...12
• 2. 능동기구(로보트)의 운동학적 해석...15
• 2.1 운동학 매개변수의 오차에 따른 미소 변환...15
• 2.2 로봇 첨단부의 위치 및 방향 오차...20
• 2.3 정운동학 과 역운동학...24
• 2.3.1 PUMA 560 로봇의 링크 및 관절좌표계...24
• 2.3.2 정운동학...26
• 2.3.3 역운동학...28
• 3. 최적화 문제 및 기법...31
• 3.1 확률적 최적화 문제 및 목적 함수...31
• 3.1.1 기하학적 매개변수의 최적공차 문제...31
• 3.1.2 조인트 변수의 최적화 문제...34
• 3.2 최적화 기법...37
• 4. 결과 및 검토...40
• 4.1 첨단부의 위치 오차 계산...40
• 4.2 첨단부의 위치에 대한 운동학 매개변수의 민감도 해석...42
• 4.3 기하학적 매개변수의 최적공차 계산 및 결과...44
• 4.4 조인트 변수의 최적오차 계산 및 결과...49
• 5. 실험 및 결과...57
• 5.1 실험 장치...57
• 5.1.1 능동 기구...57
• 5.1.2 능동 기구의 제어...58
• 5.1.3 운동 정밀도 측정기구...61
• 5.2 실험방법...62
• 5.2.1 능동기구의 기존위치 설정...62
• 5.2.2 PTP 모드...63
• 5.2.3 CP 모드...64
• 5.2.4 반복 모드...65
• 5.3 실험 결과...69
• 5.3.1 PTP 모드...69
• 5.3.2 CP 모드...70
• 5.3.3 반복모드...75
• 6. 결론...77
• REFERENCE...79